一种图像插值方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种图像插值方法及装置。
【背景技术】
[0002] 现在显示设备向着支持4k2k(分辨率为3840X2160)的超高分辨率发展。由于目 前4k2k的图像较少，所以需要将现有技术中低分量率的图像转化高分辨率，得到优质的超 高清图像。分辨率转化一般都是先利用图像插值算法扩充图像中的像素，然后将扩充后的 图像缩放至目标倍数。
[0003] 现有技术中提供了一种图像插值算法，根据待处理像素周围的八个像素按照插值 方向分为三类（以待处理像素为坐标原点，建立平面直角坐标系，在坐标轴上的像素分为 一类，在第一和第三象限的像素分为一类，在第二和第四象限的像素分为一类），不同类别 对应设定的校正参数，从而对邻近像素赋予校正参数，将插值方向信息与校正参数利用校 正规则进行处理，得到待处理像素校正后的插值方向信息；利用待处理像素邻近像素的插 值方向信息对像素的插值方向信息进行校正；利用校正后的插值方向检测结果对待处理像 素进行插值。
[0004] 在实现上述图像插值的过程中，发明人发现上述方法只利用相邻的八个像素进行 插值，并且将八个像素简单的分为三类，这样得到的方向信息不能准确的反映出原像素与 周围像素的趋向性，最终使得插值之后得到的图像不能较好的反映出原图像的细节信息。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供一种图像插值方法及装置，通过按照不同角度分别确定出不 同角度上的优选方向，并根据多个优选方向计算插值点，并根据插值点计算新的像素，以使 插值之后的像素能够准确反映出原图像的细节。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明提供了一种图像插值方法，包括：
[0008] 从水平方向和垂直方向中确定出基础优选方向；
[0009] 根据基础优选方向，从高角度方向、低角度方向和中角度方向中确定出高角度优 选方向、低角度优选方向和中角度优选方向；
[0010] 根据待处理像素的平均亮度值、高角度优选方向的亮度值、低角度优选方向的亮 度值和中角度优选方向的亮度值确定中间估计亮度值；
[0011] 根据基础优选方向、高角度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向确定出 最优方向，并将最优方向上像素的色度的平均值作为中间估计色度值；
[0012] 将中间估计亮度值和中间估计色度值分别与待处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，本发明提供了一种图像插值装置，包括：
[0014] 方向确定单元，用于从水平方向和垂直方向中确定出基础优选方向；
[0015] 方向确定单元，还用于根据基础优选方向，从高角度方向、低角度方向和中角度方 向中确定出高角度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向；
[0016] 中间估计单元，用于根据待处理像素的平均亮度值、高角度优选方向的亮度值、低 角度优选方向的亮度值和中角度优选方向的亮度值确定中间估计亮度值；
[0017] 中间估计单元，还用于根据基础优选方向、高角度优选方向、低角度优选方向和中 角度优选方向确定出最优方向，并将最优方向上像素的色度的平均值作为中间估计色度 值；
[0018] 插值单元，用于将中间估计亮度值和中间估计色度值分别与待处理像素的亮度值 和色度值作平均得到插值像素的亮度值和色度值。
[0019] 本发明实施例提供了一种图像插值方法及装置，从水平方向和垂直方向中确定出 基础优选方向；根据基础优选方向，从高角度方向、低角度方向和中角度方向中确定出高角 度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向；根据待处理像素的平均亮度值、高角度优 选方向的亮度值、低角度优选方向的亮度值和中角度优选方向的亮度值确定中间估计亮度 值；根据基础优选方向、高角度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向确定出最优方 向，并将最优方向上像素的色度的平均值作为中间估计色度值；将中间估计亮度值和中间 估计色度值分别与待处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。 这样，由于确定最优方向时综合考虑了十个方向上像素的变化，使得最终确定出的最优方 向能够准确反映出待处理像素在所属区域内的最接近的像素方向，使得根据最优方向插值 后的插值像素能够准确的反映出原图像的细节信息。
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。
[0021] 图1为本发明实施例提供的一种阵列排布像素的方法；
[0022] 图2为本发明实施例提供的一种图像插值方法的流程示意图；
[0023] 图3为图1中的高角度方向的示意图；
[0024] 图4为图1中的中角度方向的示意图；
[0025] 图5为图1中的低角度方向的示意图；
[0026] 图6为本发明实施例提供的一种图像插值装置的功能示意图；
[0027] 图7为本发明实施例提供的另一种图像插值装置的功能示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 本发明所有实施例适用于像素为阵列排布的图像。像素的亮度值用 表示；像素的色度值用表示。其中，第一角标表示像素在图像 中的行数，第二角标表示像素在图像中的列数。
[0030] 如图1所示，本发明中的待处理像素是第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列的像素这四个像素的统称。最后计算得出的 新的插值像素是如图1所示的像素 al、像素 a2、像素 a3、像素 a4。
[0031] 待处理像素的亮度值为、,，Y1> ]+1，Y1+1> ]，Y1+1, ]+1，待处理像素的色度值分别为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] 实施例一
[0033] 本发明实施例提供了一种图像插值方法。如图2所示，包括：
[0034] 201、从水平方向和垂直方向中确定出基础优选方向。
[0035] 需要说明的是，基础优选方向用于表示待处理像素在包含待处理像素的周围区域 内，待处理像素与水平方向的像素或者垂直方向的像素更相似。
[0036] 需要说明的是，一个像素可以通过亮度（Y分量）和色度（U分量和V分量）表示。 其中，像素的亮度变化更能反映出像素之间的相似程度，所以本实施例中优选利用像素的 亮度值来判断待处理像素与哪一方向上的像素更相似。
[0037] 具体的，确定基础优选方向的方法为：计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的情况下，将水平方向确定为基础优选方 向；在avg_h不小于avg_v的情况下，将垂直方向确定为基础优选方向。
[0038] 上述方法中的avg_h和avg_v可以至少有以下两种计算方法：
[0039] 第一种计算方法是a Vg-h=
[0041] 需要说明的是，确定基础优选方向的方法，还可以是现有技术中的任意一种确定 待处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，本发明对此不做限 定。
[0042] 202、根据基础优选方向，从高角度方向、低角度方向和中角度方向中确定出高角 度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向。
[0043] 其中，高角度方向是指如图3所示的两条线所代表的两种方向；中角度方向是指 如图4所示的四条线所代表的四种方向；低角度方向是指如图5所示的四条线所代表的四 种方向。
[0044] 需要说明的是，阵列排布的像素中，行间距和列间距可以相同也可以不同。不论行 间距和列间距分别为多少，对本发明中的方法并不产生影响。本发明所有实施例中的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度方向并不是指实际像素之间的角度，而仅仅是表明像素之间的相对 位置关系。
[0045] 在不同角度方向只代表像素之间相对位置关系时，可以将行间距和列间距等值看 待，此时根据三角函数计算出的估计值，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] 需要说明的是，从高角度方向、低角度方向和中角度方向中确定出高角度优选方 向、低角度优选方向和中角度优选方向具体为，从两种角度方向中确定哪一方向上像素更 接近，就把该方向确定为高角度优选方向，从四种低角度方向中确定哪一方向上像素更接 近，就把该方向确定为低角度优选方向，从四种中角度方向中确定哪一方向上像素更接近， 就把该方向确定为中角度优选方向。
[0047] 具体的，确定高角度优选方向、低角度优选方向和中角度优选方向的方法为：
[0048] 计算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的情况下，将45度方向确定为高角度优选方向；在avg_45不小于 avg_135的情况下，将135度方向确定为高角度优选方向；
[0049] 在基础优选方向是水平方向的情况下，计算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的情况下，将18度方向确定为中角 度优选方向；在avg_18不小于avg_162的情况下，将162度方向确定为中角度优选方向；或 者，在基础优选方向是垂直方向的情况下，计算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的情况下，将72度方向确定为中角度优 选方向；在avg_72不小于avg_108的情况下，将108度方向确定为中角度优选方向；
[0050] 在基础优选方向是水平方向的情况下，计算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的情况下，将9. 5度方 向确定为低角度优选方向；在avg_9. 5不小于avg_170. 5的情况下，将170. 5度方向确定为 中角度优选方向；或者，在基础优选方向是垂直方向的情况下，计算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的情况 下，将80. 5度方向确定为低角度优选方向；在avg_80. 5不小于avg_99. 5的情况下，将99. 5 度方向确定为低角度优选方向。
[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可以至少有以下两种计算方法：
[0052] 第一种计算方法是
[0053]
[0054] CN 105096253 A 说明书 5/21 页
[0074] 203、根据待处理像素的平均亮度值、高角度优选方向的亮度值、