一种基于边缘自适应的去隔行方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于边缘自适应的去隔行方法，解决了现有技术中为保证边缘方向的准确性而增加计算量的问题，实现了既保证边缘方向的准确性和插值结果又降低计算量的技术效果。所述方法包括：接收位于待插值像素上一行的第一组像素和下一行的第二组像素的亮度值；根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性；在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对；在所述具有相同边缘性像素对的方向上计算相关值；比较所述相关值，选取最小相关值对应的像素对为边缘方向；在确定的边缘方向上执行自适应插值，确定待插值像素的亮度。
【专利说明】一种基于边缘自适应的去隔行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像去隔行的方法。
[0002]_
【背景技术】
[0003]在电视广播系统中，为了降低视频信号的传输带宽，通常传输的都是图像的隔行信息，并采用隔行扫描技术显示。但是随着高清显示的推广，隔行扫描的弊端日益明显(例如，隔行扫描带来的行间闪烁问题)，需要将隔行信号转换为逐行信号，并采用逐行扫描的处理技术来提升画质。
[0004]现有技术中，对于整幅图像或是场内的运动区域往往采用场内插值的方法实现隔行图像信号到逐行图像信号的处理，即用该场内已存在的像素插值产生那些丢失的像素。这其中最常用的是边缘自适应插值方法(Edge-Adaptive Interpolation, EAI),其基本原理是先检测丢失像素所在位置是否有边缘，如果有则沿着其边缘方向做像素插值，否则做垂直方向的插值。
[0005]图1给出了现有技术中，一种采用边缘自适应插值的去隔行方法，该方法利用一个“9X2”窗口(即来自待插值的任一像素上下两行隔行扫描像素的九个像素对，每个像素对中的一个像素属于各个隔行扫描像素)，沿着待插值像素12的十一个可能的边缘方向来探测是否存在边缘；其中，十一个可能的边缘方向由14-34表示，像素POO至P08是待插值像素上一行的像素，P09至P17是待插值像素下一行的像素；探测按照如下步骤进行:沿着十一个方向对每个方向的像素对探测相关性，根据相关性值判断是否存在边缘，如果存在边缘，则确定边缘方向是处于O和90度之间，还是处于90和180度之间。一旦边缘方向分配给特定组(例如处于0-90度或者90-180度)，则将在五个可能方向当中探测边缘方向，并在五个可能方向中选取具有最小相关值的像素对方向作为边缘方向。其中，相关性值的计算如下:在某一方向上，计算待插值像素12上下两行共15对像素对的亮度差绝对值的总
和；例如，在R3方向上,计算Yi |作--XJ +11 k) -- F(i i Xj 】I *:) I作为R3方向的相关性
值。十一个方向中，若最小相关值对应的像素对为MID，则说明待插值像素12没有边缘，则沿着垂直方向进行插值即可；若最小相关值处于0-90度或者90-180度范围内，且满足边缘性的判定条件，将该最小相关值对应的像素对的方向作为边缘方向，并在该边缘方向上执行自适应插值，例如，若确定R3为边缘方向，则待插值像素12的亮度值为。
[0006]但是，本发明 申请人:在实现上述现有技术的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题:
上述技术方案中，“9X2”的窗口大约在14到166度的区间内确定了十一个可能存在边缘的探测方向，可见，若想探测的边缘方向更加精准，角度探测的范围越大越好，即窗口越大越好；例如，“15X2”窗口大约在9到171度的区间内能探测17个可能的边缘方向，“21X2”窗口大约在6到174度的区间内能探测23个可能的边缘方向等；可能的边缘方向越多，探测的角度范围就越大，边缘方向确定的就越精准，但计算量也会随之增加；并且，由于每个边缘方向都需要计算相关性值，即进行15次差值运算与I次总和运算，则随着可能的边缘方向的增加，其计算量也以16的倍数次数增加；计算量的大幅增加，势必影响探测效率，降低插值效率；而若为了减小计算量，将上述技术中探测的“9X2”窗口，缩小为更小的窗口，如“ 5X2 ”窗口，则在大约27到153度区间内可探测的边缘方向为七个，探测范围的缩小以及探测方向的减少势必降低边缘性探测的准确性；由此，虽然减小了计算量，但影响了边缘性探测的准确性。
[0007]可见，若要保证探测边缘方向的准确性，必将引起计算量的增加；而降低计算量又会降低边缘探测的准确性，造成错误的检测方向，从而引起错误的插值结果。
【发明内容】
[0008]本申请实施例通过提供一种基于边缘自适应的去隔行方法，解决了现有技术中为保证插值准确性而增加计算量的问题，实现了低角度、多方向探测边缘方向，达到了保证插值准确性的同时降低计算量的技术效果。
[0009]本申请实施例提供了一种基于边缘自适应的图像去隔行方法，包括:
接收位于待插值像素上一行的第一组像素和下一行的第二组像素的亮度值；
根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性；
在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对；所述像素对中的两个像素分别属于第一组像素和第二组像素；
在所述具有相同边缘性像素对的方向上计算相关值；
比较所述相关值，选取最小相关值对应的像素对为边缘方向；
在确定的边缘方向上执行自适应插值，确定待插值像素的亮度；
其中，i为大于等于2的正整数,j为大于等于I的正整数；所述第一组像素和第二组像素中，每组都至少包含2.&κΑ Jbfil蚤I个像素，11^ 10。
[0010]进一步的，所述根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性，具体包括:若所述待插值像素Pp.j)的垂直邻域内，其属于第二组像素的下相邻像素If+Ii)与属于第一组像素的上相邻像素iK1-1j j)亮度之差的绝对值大于第一阈值，则确定所述像素具有垂直边缘性；
若所述第一组像素或所述第二组像素中,第y+之列像素与第列像素亮度之差的绝对值大于第二阈值，则确定第i+i列像素具有水平边缘性。
[0011]进一步的，所述在所述第一 组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对，具体为:在个可能边缘方向上，对每个边缘方向确定个子方向；
所述每个边缘方向以及其IJf个子方向上，判断每个方向上的像素对的边缘性是否相同，若相同，则记录边缘性相同的像素对方向；其中夏> I。
[0012]进一步的，所述在所述具有相同边缘性像素对的方向上计算相关值，具体为:计算至少三对像素的亮度差绝对值的总和。[0013]进一步的，所述在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对之前，所述方法还包括:在待插值像素IfiJ上一行的第一组像素中，判断所述Ι?υ的上相邻像素if 以及其之后的2Jifft个像素是否都具有垂直边缘性，若是，则所述的亮度值为其上下两相邻像素亮度的平均值。
[0014]进一步的，所述确定待插值像素的亮度之后，所述方法还包括:对插值后的像素进行均值滤波。
[0015]进一步的，所述第一阈值和第二阈值为12。
[0016]进一步的，所述为2。
[0017]进一步的，所述为6或8。
[0018]本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
在探测边缘方向和计算可能边缘方向的相关性值之前，首先计算待插值像素上下两行像素的垂直边缘性和水平边缘性，接着在确定的搜索范围的Jbfllfl个可能存在边缘的方向中，寻找具有相同边缘性的像素对，若具有相同边缘性的像素对,则确定该像素对的方向为可能存在的边缘方向，由于边缘性可用例如I或-1之类的简单数值或者符号来表示，则在确定可能边缘方向的过程中，不需要如现有技术中那样采用像素的亮度值参与计算，使得计算过程更简单且运算量减小；
并且，因为边缘信息是结合像素的水平和垂直方向两套边缘性，包含了充足的边缘特性，因此在边缘性信息的基础上进行的探测，探测出的边缘方向更准确。
[0019]如上所述，在确定可能边缘方向时，因为采用边缘性信息进行运算，运算量减少，使得运算简单且速度快，因此可以尽可能大的扩大探测窗口，即扩大探测范围，进而提高了探测边缘方向的准确性；进一步 ，在探测窗口内的每个方向上，再划分不少于3个的子方向，即在某一角度对应的方向附近增加微调的探测方向，使得方向的寻找更加精准；在此基础上，在每个可能的边缘方向上，也不需要如现有技术那样取15对甚至更多的像素对进行相关性值的计算，只需取不少于3对像素进行计算就可以获得同样甚至更好的插值效果，进一步的降低了运算量，提高了插值效率。
[0020]进一步的，在探测可能边缘方向之前，首先通过对垂直边缘性的判定，排除待插值像素具有垂直边缘性的情况，即当待插值像素具有垂直边缘性的时候，只需在待插值像素的垂直方向上进行自适应插值，不需进行其他边缘方向的探测，进一步降低了运算量，提高了运算效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术中基于边缘自适应的去隔行方法的示意图；
图2为本发明申请实施例中的待插值像素示意图；
图3为本发明申请实施例一中基于边缘自适应的去隔行方法流程图；
图4为本发明申请实施例一中可探测边缘方向示意图；
图5为本发明申请实施例一中一边缘方向以及其子方向示意图；
图6为本发明申请实施例一中又一边缘方向以及其子方向示意图；
图7为本发明申请实施例一中计算相关性值示意图；图8为本发明申请实施例一中又一计算相关性值示意图；
图9为本发明申请实施例一中基于边缘自适应的去隔行方法进一步流程图；
图10(a)为预使用本发明申请实施例提供方法进行插值的待插值图片；
图10(b)为使用本发明申请实施例提供方法进行插值的插值后图片。
【具体实施方式】
[0022]本申请实施例提供了一种基于边缘自适应的去隔行方法，解决了现有技术中为保证插值准确性而增加计算量的问题，实现了低角度、多方向探测边缘方向进行自适应插值，达到了保证插值准确性的同时降低计算量的技术效果。
[0023]本申请实施例中的技术方案未解决现有技术中计算量大的问题，其总体思路是: 在探测边缘方向和计算可能边缘方向的相关性值之前，首先确定搜索长度
,然后在待插值像素上下两行像素中，确定2I* I个可能的边
缘方向，计算待插值像素上下两行像素(每行至少包含个像素)的垂直边缘性和水平边缘性，接着在每个可能的边缘方向上(即可能存在边缘的角度上)再确定不少于2个微调的子方向，在该边缘方向以及其子方向上进行探测，根据寻找具有相同边缘性的像素对来最终确定可能存在的边缘方向(即具有相同边缘性的像素对的方向为可能边缘方向);在每个可能的边缘方向上，取不少于3对像素的亮度值进行相关性值计算，取最小相关性值对应的像素对方向作为边缘方向进行自适应插值。
[0024]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0025]在详细的解说下面的实施例之前，首先阐明“边缘性”的含义:
由于人眼对亮度非常敏感，而对于色度相对不敏感，因此在边缘插值中使用像素的亮度。图像像素的亮度介于0-255之间，像素之间亮度的不同，能够表征一幅图像的灰度范围以及图像中边缘的变化。在隔行图像信号中进行插值，最重要的步骤就是寻找图像信号中的边缘变化，在边缘变化的方向进行自适应插值。事实上，图像中的任意一个像素，或者为边缘，或者不为边缘，这使得一个像素便具备了边缘性。像素的边缘性进一步可以分为水平边缘性和垂直边缘性，如图2所示，水平边缘性代表该像素的边缘变化发生在一幅图像的水平方向上，即图中行像素的方向，垂直边缘性代表该像素的边缘变化发生在一幅图像的垂直方向上，即图中列像素的方向。在判断图像的边缘信息时，结合像素的水平和垂直方向两套边缘性，使得充足的边缘信息可以减少噪声对判断边缘信息的干扰，提升边缘信息的准确性。
[0026]用像素的亮度信号的差值来表征像素的边缘性如下，见图2:
1、水平边缘性:若昨表明像素具有水平边缘性;进一步根据if,/+1-1f,的正负判断该像素具有为正水平边缘还是负水平边缘；
2、垂直边缘性:若|?|?夺Jf,i|卜篇,表明像素ifj具有垂直边缘性;进一步根据IfJ)的正负判断该像素具有正垂直边缘还是负垂直边缘；
这里,jRfJ)表征第i行第/列像素的亮度值,Hf表征一预先设定的阈值，在本发明申请实施例中，该预先设定的阈值为12。
[0027]因此，本发明中将接收到的彩色视频信号由RGB格式转化为YUV格式，取亮度分量Y表征像素参与计算。
[0028]实施例一
本发明提供的一种基于边缘自适应的去隔行方法如图3所示，包括如下步骤:
步骤S102，接收位于待插值像素上一行的第一组像素和下一行的第二组像素的亮度值；
步骤S104，根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性；
本实施例中，首先确定一个搜索范围是指以待插值像素为中心，向左和向右搜索像素的个数；即第一组像素和第二组像素中，至少要包含要搜索像素的个数为2 *Smrh Jmgik _f I个。
[0029]将按照上面介绍的像素边缘性的计算方法计算出的两组像素的边缘性按照如下表对应的二进制数字存储:
【权利要求】
1.一种基于边缘自适应的图像去隔行方法，包括: 接收位于待插值像素上一行的第一组像素和下一行的第二组像素的亮度值； 根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性； 在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对，所述像素对中的两个像素分别属于第一组像素和第二组像素； 在所述具有相同边缘性像素对的方向上计算相关值； 比较所述相关值，选取最小相关值对应的像素对为边缘方向； 在确定的边缘方向上执行自适应插值，确定待插值像素的亮度； 其中，为大于等于2的正整数，i为大于等于I的正整数；所述第一组像素和第二组像素中,每组都至少包含2.Sewch _ Jength ? I个像素,I < Search _ length < 10。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述亮度值确定所述第一组像素和所述第二组像素的边缘性，具体包括: 若所述待插值像素/5Cii jl的垂直邻域内，其属于第二组像素的下相邻像素Zti H J)与属于第一组像素的上相邻像素-Li)亮度之差的绝对值大于第一阈值，则确定所述像素If 具有垂直边缘性； 若所述第一组像素或所述第二组像素中，第j + 2列像素与第i列像素亮度之差的绝对值大于第二阈值，则确定第i + ?列像素具有水平边缘性。
3.如权利要求1所述的方 法，其特征在于，所述在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对，具体为: 在2.Search — length +1个可能边缘方向上，对每个边缘方向确定Hf个子方向；所述每个边缘方向以及其:个子方向上，判断每个方向上的像素对的边缘性是否相同，若相同，则记录边缘性相同的像素对方向， 其中仏I。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述具有相同边缘性像素对的方向上计算相关值，具体为: 计算至少三对像素的亮度差绝对值的总和。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一组像素和第二组像素中确定具有相同边缘性的像素对之前，所述方法还包括: 在待插值像素上一行的第一组像素中，判断所述的上相邻像素以及其之后的个像素是否都具有垂直边缘性,若是,则所述的亮度值为其上下两相邻像素亮度的平均值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待插值像素的亮度之后，所述方法还包括: 对插值后的像素进行均值滤波。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一阈值和第二阈值为12。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在与，所述肩为2。
9.如权利要求1所 述的方法，其特征在于，所述fesrA Jb^为6或8。
【文档编号】H04N7/01GK103475838SQ201310317389
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】赵静 申请人:青岛海信信芯科技有限公司