一種圖像插值方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數字圖像處理領域，尤其涉及一種圖像插值方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 現在顯示設備向著支持4k2k(分辨率為3840X2160)的超高分辨率發展。由于目 前4k2k的圖像較少，所以需要將現有技術中低分量率的圖像轉化高分辨率，得到優質的超 高清圖像。分辨率轉化一般都是先利用圖像插值算法擴充圖像中的像素，然后將擴充后的 圖像縮放至目標倍數。
[0003] 現有技術中提供了一種圖像插值算法，根據待處理像素周圍的八個像素按照插值 方向分為三類（以待處理像素為坐標原點，建立平面直角坐標系，在坐標軸上的像素分為 一類，在第一和第三象限的像素分為一類，在第二和第四象限的像素分為一類），不同類別 對應設定的校正參數，從而對鄰近像素賦予校正參數，將插值方向信息與校正參數利用校 正規則進行處理，得到待處理像素校正后的插值方向信息；利用待處理像素鄰近像素的插 值方向信息對像素的插值方向信息進行校正；利用校正后的插值方向檢測結果對待處理像 素進行插值。
[0004] 在實現上述圖像插值的過程中，發明人發現上述方法只利用相鄰的八個像素進行 插值，并且將八個像素簡單的分為三類，這樣得到的方向信息不能準確的反映出原像素與 周圍像素的趨向性，最終使得插值之后得到的圖像不能較好的反映出原圖像的細節信息。
【發明內容】
[0005] 本發明的實施例提供一種圖像插值方法及裝置，通過按照不同角度分別確定出不 同角度上的優選方向，并根據多個優選方向計算插值點，并根據插值點計算新的像素，以使 插值之后的像素能夠準確反映出原圖像的細節。
[0006] 為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：
[0007] 第一方面，本發明提供了一種圖像插值方法，包括：
[0008] 從水平方向和垂直方向中確定出基礎優選方向；
[0009] 根據基礎優選方向，從高角度方向、低角度方向和中角度方向中確定出高角度優 選方向、低角度優選方向和中角度優選方向；
[0010] 根據待處理像素的平均亮度值、高角度優選方向的亮度值、低角度優選方向的亮 度值和中角度優選方向的亮度值確定中間估計亮度值；
[0011] 根據基礎優選方向、高角度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向確定出 最優方向，并將最優方向上像素的色度的平均值作為中間估計色度值；
[0012] 將中間估計亮度值和中間估計色度值分別與待處理像素的亮度值和色度值作平 均得到插值像素的亮度值和色度值。
[0013] 第二方面，本發明提供了一種圖像插值裝置，包括：
[0014] 方向確定單元，用于從水平方向和垂直方向中確定出基礎優選方向；
[0015] 方向確定單元，還用于根據基礎優選方向，從高角度方向、低角度方向和中角度方 向中確定出高角度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向；
[0016] 中間估計單元，用于根據待處理像素的平均亮度值、高角度優選方向的亮度值、低 角度優選方向的亮度值和中角度優選方向的亮度值確定中間估計亮度值；
[0017] 中間估計單元，還用于根據基礎優選方向、高角度優選方向、低角度優選方向和中 角度優選方向確定出最優方向，并將最優方向上像素的色度的平均值作為中間估計色度 值；
[0018] 插值單元，用于將中間估計亮度值和中間估計色度值分別與待處理像素的亮度值 和色度值作平均得到插值像素的亮度值和色度值。
[0019] 本發明實施例提供了一種圖像插值方法及裝置，從水平方向和垂直方向中確定出 基礎優選方向；根據基礎優選方向，從高角度方向、低角度方向和中角度方向中確定出高角 度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向；根據待處理像素的平均亮度值、高角度優 選方向的亮度值、低角度優選方向的亮度值和中角度優選方向的亮度值確定中間估計亮度 值；根據基礎優選方向、高角度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向確定出最優方 向，并將最優方向上像素的色度的平均值作為中間估計色度值；將中間估計亮度值和中間 估計色度值分別與待處理像素的亮度值和色度值作平均得到插值像素的亮度值和色度值。 這樣，由于確定最優方向時綜合考慮了十個方向上像素的變化，使得最終確定出的最優方 向能夠準確反映出待處理像素在所屬區域內的最接近的像素方向，使得根據最優方向插值 后的插值像素能夠準確的反映出原圖像的細節信息。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中 所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實 施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發明實施例提供的一種陣列排布像素的方法；
[0022] 圖2為本發明實施例提供的一種圖像插值方法的流程示意圖；
[0023] 圖3為圖1中的高角度方向的示意圖；
[0024] 圖4為圖1中的中角度方向的示意圖；
[0025] 圖5為圖1中的低角度方向的示意圖；
[0026] 圖6為本發明實施例提供的一種圖像插值裝置的功能示意圖；
[0027] 圖7為本發明實施例提供的另一種圖像插值裝置的功能示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029] 本發明所有實施例適用于像素為陣列排布的圖像。像素的亮度值用 表示；像素的色度值用表示。其中，第一角標表示像素在圖像 中的行數，第二角標表示像素在圖像中的列數。
[0030] 如圖1所示，本發明中的待處理像素是第i行第j列的像素、第i行第j+Ι列的像 素、第i+Ι行第j列的像素、第i+Ι行第j+Ι列的像素這四個像素的統稱。最后計算得出的 新的插值像素是如圖1所示的像素 al、像素 a2、像素 a3、像素 a4。
[0031] 待處理像素的亮度值為、,，Y1> ]+1，Y1+1> ]，Y1+1, ]+1，待處理像素的色度值分別為U1, , 和 Vi, j，Ui, j+1 和 V i, j+1，Ui+1, j和 V i+1, j，Ui+1,』+1和 V i+1, j+1 〇
[0032] 實施例一
[0033] 本發明實施例提供了一種圖像插值方法。如圖2所示，包括：
[0034] 201、從水平方向和垂直方向中確定出基礎優選方向。
[0035] 需要說明的是，基礎優選方向用于表示待處理像素在包含待處理像素的周圍區域 內，待處理像素與水平方向的像素或者垂直方向的像素更相似。
[0036] 需要說明的是，一個像素可以通過亮度（Y分量）和色度（U分量和V分量）表示。 其中，像素的亮度變化更能反映出像素之間的相似程度，所以本實施例中優選利用像素的 亮度值來判斷待處理像素與哪一方向上的像素更相似。
[0037] 具體的，確定基礎優選方向的方法為：計算水平方向像素平均差值avg_h和垂直 方向像素平均差值avg_v ;在avg_h小于avg_v的情況下，將水平方向確定為基礎優選方 向；在avg_h不小于avg_v的情況下，將垂直方向確定為基礎優選方向。
[0038] 上述方法中的avg_h和avg_v可以至少有以下兩種計算方法：
[0039] 第一種計算方法是a Vg-h=
[0041] 需要說明的是，確定基礎優選方向的方法，還可以是現有技術中的任意一種確定 待處理像素更接近水平方向上的像素或者垂直方向上的像素的方法，本發明對此不做限 定。
[0042] 202、根據基礎優選方向，從高角度方向、低角度方向和中角度方向中確定出高角 度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向。
[0043] 其中，高角度方向是指如圖3所示的兩條線所代表的兩種方向；中角度方向是指 如圖4所示的四條線所代表的四種方向；低角度方向是指如圖5所示的四條線所代表的四 種方向。
[0044] 需要說明的是，陣列排布的像素中，行間距和列間距可以相同也可以不同。不論行 間距和列間距分別為多少，對本發明中的方法并不產生影響。本發明所有實施例中的45度 方向、135度方向，72度方向、108度方向、18度方向、162度方向、80. 5度方向、99. 5度方向、 9. 5度方向和170. 5度方向并不是指實際像素之間的角度，而僅僅是表明像素之間的相對 位置關系。
[0045] 在不同角度方向只代表像素之間相對位置關系時，可以將行間距和列間距等值看 待，此時根據三角函數計算出的估計值，可以得出高角度方向是指45度方向和135度方向， 中角度方向是指72度方向、108度方向、18度方向和162度方向，低角度方向是指80. 5度 方向、99. 5度方向、9. 5度方向和170. 5度方向。
[0046] 需要說明的是，從高角度方向、低角度方向和中角度方向中確定出高角度優選方 向、低角度優選方向和中角度優選方向具體為，從兩種角度方向中確定哪一方向上像素更 接近，就把該方向確定為高角度優選方向，從四種低角度方向中確定哪一方向上像素更接 近，就把該方向確定為低角度優選方向，從四種中角度方向中確定哪一方向上像素更接近， 就把該方向確定為中角度優選方向。
[0047] 具體的，確定高角度優選方向、低角度優選方向和中角度優選方向的方法為：
[0048] 計算45度方向像素平均差值avg_45和135度方向像素平均差值avg_135 ;在 avg_45小于avg_135的情況下，將45度方向確定為高角度優選方向；在avg_45不小于 avg_135的情況下，將135度方向確定為高角度優選方向；
[0049] 在基礎優選方向是水平方向的情況下，計算18度方向像素平均差值avg_18和162 度方向像素平均差值avg_162 ;在avg_18小于avg_162的情況下，將18度方向確定為中角 度優選方向；在avg_18不小于avg_162的情況下，將162度方向確定為中角度優選方向；或 者，在基礎優選方向是垂直方向的情況下，計算72度方向像素平均差值avg_72和108度方 向像素平均差值avg_108 ;在avg_72小于avg_108的情況下，將72度方向確定為中角度優 選方向；在avg_72不小于avg_108的情況下，將108度方向確定為中角度優選方向；
[0050] 在基礎優選方向是水平方向的情況下，計算9. 5度方向像素平均差值avg_9. 5和 170. 5度方向像素平均差值avg_170. 5 ;在avg_9. 5小于avg_170. 5的情況下，將9. 5度方 向確定為低角度優選方向；在avg_9. 5不小于avg_170. 5的情況下，將170. 5度方向確定為 中角度優選方向；或者，在基礎優選方向是垂直方向的情況下，計算80. 5度方向像素平均 差值avg_80. 5和99. 5度方向像素平均差值avg_99. 5 ;在avg_80. 5小于avg_99. 5的情況 下，將80. 5度方向確定為低角度優選方向；在avg_80. 5不小于avg_99. 5的情況下，將99. 5 度方向確定為低角度優選方向。
[0051] 上述方法中的 avg_45、avg_13、avg_18、avg_162、avg_72、avg_108、avg_9. 5、 avg_170. 5、avg_80. 5、avg_99. 5可以至少有以下兩種計算方法：
[0052] 第一種計算方法是
[0053]
[0054] CN 105096253 A 說明書 5/21 頁
[0074] 203、根據待處理像素的平均亮度值、高角度優選方向的亮度值、