专利名称：图像边缘检测方法以及使用该方法的图像内插方法
技术领域：
本发明是有关于一种去交错方法，且特别是有关于一种去交错方法中的
边缘;险测方法。
背景技术：
提高电视图像的分辨率的一种方式可以将交错(interlaced)的图像转换 成循序扫描(progressive-scanned)的图像。在去交错(de-interlace)处理 中，为了让分辨率增加，消除图像斜边的锯齿状边缘，往往会在图像中的斜 线部分进行斜向的内插处理。
在已知技术中，例如美国专利US6, 1 33, 957专利提出一种适应性对角线 内插法来提高图像分辨率的方法。在该方法中，取一定的区间内计算不同的 角度的像素差值。最后，以差值最小的角度来做为斜线的斜率，并以该斜率 再进行内插。
但是，以上的方式并无法准确地掌握图像斜线存在的位置，或者是无法 精确地计算斜线的斜率(角度)。在位置或角度不正确下，无法让图像中的锯 齿消失，而且分辨率也无法有效地提升，更甚使内插效果降低，而在画面上 产生杂线或杂点。
因此，研究出 一种可以精确且简易的方式来检测图像中的斜线边缘以及 其倾斜角度，在提升显示画面的分辨率方面便是当务之急。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明提出一种图像边缘检测方法，以强化图像分辨率。
本发明提供一种图像边缘的检测方法，其包括以下步骤。首先，读取图 像中三条相邻的第一、第二与第三像素列，并读取各第一、第二与第三像素 列中的多个像素值。接着，在第一与第二像素列之间产生至少一个第一斜向边缘区域，且在第二第三像素列之间产生至少一个第二斜向边缘区域。其中， 第 一与第二斜向边缘区域分别为与之相对应的像素列间的各像素值的差值超 过边缘临界值者。之后，检测第一与第二斜向边缘区域是否有重复部分或相 差预定像素点之内。当第一与第二斜向边缘区域之间存在重复部分或相差预 定像素点之内，则判断第一与第二斜向边缘区域之间的区域为斜线边缘。
根据本发明一实施方式，产生第一斜向边缘区域可以还包括以下步骤。 将第一与第二像素列中彼此相对应的各该像素值相减，以产生像素值差。接
着，比较像素值差的绝对值是否超过边缘临界值。当超过边缘临界值时，将 第一与第二像素列中两像素之间赋予标签。将第一与第二像素列之间，多个
彼此相邻且具有该巻标的位置定义为第 一斜向边缘区域。第二斜向边缘区域 的产生为相同的方式，但是以第二和第三像素列的数据来进行。
此外，本发明还提供一种图像内插方法，其包括以下步骤。首先，读取 图像中三条相邻的第一、第二与第三像素列，并读取各第一、第二与第三像 素列中的多个像素值。接着，在第一与第二像素列之间产生至少一个第一斜 向边缘区域，且在第二第三像素列之间产生至少一个第二斜向边缘区域。其 中，第 一与第二斜向边缘区域分别为与之相对应的像素列间的各像素值的差 值超过边缘临界值者。之后，检测第一与第二斜向边缘区域是否有重复部分 或相差预定像素点之内。当第 一与第二斜向边缘区域之间存在重复部分或相 差预定像素点之内，则判断第一与第二斜向边缘区域之间的区域为斜线，并 为斜向内插区域。之后，分别以第一与第二斜向边缘区域中的特定点的联机， 决定该斜线的斜率。在斜向内插区域内，以斜率进行斜向内插处理。此外， 在斜向内插区域外，则进行垂直内插处理。
根据本发明一实施例，上述斜向内插区域为多个彼此重迭或接近的该第 一与该第二斜向边缘区域的联集。另外，上述特定点为第一与第二斜向边缘
区域中的各第一点、最后一点、或是中间点。
综上所述，依据本发明的方法，通过斜向边缘区域设定，可以更准确地 检测出斜向边缘的斜线的位置，而且此方法中，斜向边缘区域隐含斜线斜率 的信息，以提供作为斜向内插处理之用，可以使斜向内插处理以更正确的角 度来精准地进行。通过本发明的技术，图像的分辨率可以更为加强。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较
佳实施例，并配合所附图式，作详细iC明如下。
图1绘示用以说明本实施例所使用的斜向边缘区域的说明图。
图2为说明决定斜向边缘存在区域的判断方法示意图。 图3绘示出本实施例需要进行斜向内插的区域示意图。 图4绘示本实施例检测进行斜向内插的角度的示意图。 图5A、 5B绘示本实施例中斜向边缘的斜线的斜率示意图。 图6为本发明的斜线位置检测方法的流程示意图。 [主要元件标号说明]
100、 102、 110、 112、 114、 116、 118:斜向边缘区域 Ll、 L2、 L3:相邻线 I、 II重迭区域
具体实施例方式
在增加显示图像分辨率中，往往会采用内插的方式，在两两相邻像素之 间插入一或多条线，以提升分辨率。在此方式中，图像具有斜线的部分以斜 向内差为之，若无则以垂直内差为之。本发明针对斜向内插部分，提出一种 可以更有效且精确判断斜线正确位置所在的方法。而且，通过该方法，可以 提供更精确的斜线的斜率，使得斜向内插更为精确，分辨率提升效果更佳。
图1绘示用以说明本实施例所使用的斜向边缘区域的说明图。如图l所 示，其绘示一个图像信号中其中两条相邻线L1、 L2的部分范围的像素值，图 中所示的数值即为像素值，其范围可例如0至255。在此图中，所列举的数 值仅做为说明之用，并非用以限制本专利范围。
在本实施例中，斜向边缘区域分为两种， 一种为负斜向边缘区域，另一 为正斜向边缘区域。接着说明斜向边缘像素与斜向边缘区域的定义。
首先，在执行本实施例的方法时，会先定义一个边缘临界值，此边缘临 界值是用来判断是否做为一个斜边缘像素的基准。此边缘临界值可以依据具 体实施时的各种情况来加以设定。在此实施例中，以边缘临界值为IO来进行 说明，但并非用来限制本发明的实施范围。此边缘临界值主要是判断图像中 相邻线中对应的点的像素值差是否足够大以做为斜向边缘像素。
如图l所示，在两条相邻的线像素资料L1、 L2中，下列线L2各像素点Xi (在此例中，i=l-15)的像素值减去上列线Ll各对应像素点Xi的像素值， 则在各点会得到正与负的像素值差。在此，像素值可以是灰阶值、亮度值、
对于每一像素点Xi而言，当下列线L2的该点像素值小于上列线Ll的对 应点像素值时，且该差值的绝对值大于上述的边缘临界值，则赋予"-"的标 签(tag);反之，若下列线L2的该点像素值大于上列线Ll的对应点像素值时， 且该差值的绝对值大于上述的边缘临界值，则赋予"+"的标签。在此，标签 "+"与"-"仅做为说明之用，可以使用任何可资区分的两种不同巻标来做 标记，例如以T与"0"来替代"+"与"-，，等。
在图1中，对于上下列Ll、 L2对应的像素点的像素值差为负标签("-") 的情况，称为负边缘。例如，针对图1中对应行X3的像素点，在列Ll的像 素值为119，列L2的像素值为96，两者差值为-23,其绝对值大于所设定的 临界值IO,因此在两列之间赋予"-"标签，即负边缘。另外，多个具有"-" 标签的连续负边缘则构成本实施例中所谓的负边缘区域100，如图1中对应 行X3至X10所围出的区域。
反之，对于上下列Ll、 L2对应的像素点的像素值差为正标签("+")的 情况，称为正边缘。例如，针对图1中对应行Xll的像素点，在列Ll的像素 值为124，列L2的像素值为167，两者差值为43,其绝对值大于所设定的临 界值IO，因此在两列之间赋予"+"标签，即正边缘。另外，多个具有"+" 标签的连续正边缘则构成本实施例中所谓的正边缘区域102,如图1中对应 行Xll至X15所围出的区域。
此外，对应行X1至X2部分的各像素，因为上下列L1、 L2的像素值差值 的绝对值并未超出边缘临界值10，所以并未赋予标签。
通过以上述方式所决定出来的负边缘区域以及正边缘区域，便可以用来 检测出图像中的斜线位置。
接着，说明利用本实施例的方法来标示图像中明显的斜线位置。图2至 图4绘示以三条相邻线来说明标示斜向边缘的方法。
依据图l所描述的方式，通过三条连续像素列L1、 L2、 L3的数据，可以 产生两条边缘区域的巻标。图2绘示XI至X31行的像素，此31行仅做为说 明例之用，非用以限制实际实施时的行数目。如图2所示，列Ll与列L2的 像素数据分别产生负边缘区域IIO、负边缘区域112以及正边缘区域114。同理，列L2与列L3的像素数据分别产生负边缘区域116以及正边缘区域118。
决定出两两相邻像素之间的边缘区域后，接着便是判断两上下相邻的边 缘区域之间是否有范围重迭或接近。在此所谓范围有重迭或接近是指上下两 相邻边缘区域之间，在对应行的像素点之间具有相同标签的边缘点，亦即上 下列之间的像素位置是属同一行。例如图2所示，在行X6-X8的像素之间， 列Ll和列L2之间的负边缘区域110,以及列L2和列L3之间的负边缘区域 116在行X7-X8之间是重迭的，即区域I。同理，在行X19-X23的像素之间， 列Ll和列L2之间的正边《彖区i或114,以及列L2和列L3之间的正边纟彖区域 118是重迭的，即区域II。另外，判断是否接近时，可以定出一个临界值来 决定两个斜向边缘区域是否属于接近。例如，以相差5个像素点做为判断是 否接近基础，点数的决定可以依据实际实施时的状况来加以变更。
一旦重迭的范围决定出来，便可以判断有斜向边缘的存在。换句话说， 在上下两相邻边缘区域的范围有重迭或接近时，则判定该些边缘区域所在区 域的画像为图像中具有斜向边缘。单独存在的边缘区域，即未与其它区域重 迭或接近的区域，则判断为不存在斜向边缘。
当斜向边缘的存在区域判断出来后，便是要决定(标示)出需要进行斜向 内插的区域。图3绘示出本实施例需要进行斜向内插的区域示意图。
当检测到斜向边缘存在区域后，便是要进行去交错的内插处理。如前面 所述，在去交错时，同一图像中斜向边缘存在区域的两列像素之间要进行所 谓的斜向内插处理，而不存在斜向边缘区域的两列像素之间要进行所谓的垂 直内插处理。因此，必须要再有斜向边缘处标定与该斜向边缘相关联的区域， 并且只有在该区域内进行斜向内插处理，而该区域外的部分则进行垂直内插 处理；然而，区域外的部分亦可以其它方式进行内插处理。
如图3所示，当如图1与图2的说明，以边缘区域(正、负)决定出斜向 边缘位置时，该上下相邻且位置彼此重迭或接近的边缘区域本身已经标示出 需要进行斜向内插处理的区域。此内插处理区域即正、负边缘区域的联集。 接着，做更进一步说明。
如上面图2所述，负边缘区域的重迭部分为区域I,因此包括与之接近 的负边缘区域110、 112与116等均为需要进行斜向内插的区域1。同理，正 边缘区域的重迭部分为区域II,因此包括该重迭区域II和与之接近的边缘 区域114、 118等均为需要进行斜向内插的区域2。图3所示的区域1与区域2的联集，即涵盖行X1至行X31的整个区域均是要进行斜向内插处理。
接着，当斜向内插处理区域决定后，便是要决定出做斜向内插的角度。
图4绘示本实施例检测进行斜向内插的角度的示意图。
在检测出斜向边缘的位置以及需要进行斜向内插的区域后，接着要决定 该斜向边缘的角度。正确的角度可以使斜向边缘的斜线的锯齿消失，让显示 画面更加舒适与清晰，使分辨率得以提升。反之，不正确的角度会降低斜向 内插的效果，甚至会在画面上产生错误或杂点，使分辨率变差。
在前述步骤中，在检测出的具有斜向边缘的斜线的区域中，相关的上下 相邻的边缘区域(例如图2中的114与118)已经包含角度(斜率)的信息。以 下将以图4与图5A、 5B来进行说明。图4绘示本实施例检测进行斜向内插的 角度的示意图。图5A、 5B绘示本实施例中斜向边缘的斜线的斜率示意图。
如图4所示，以前述的正边缘区域来说明。图2的重迭区域II为判断存 在斜向边缘的斜线的位置。之后，以该重迭区域II为准，上下相邻的相关区 域为正边缘区域114和正边缘区域118。由正边缘区域114、 118所决定出来 的斜线斜度就是边缘区域本身位置的相差距离，也就是此检测到的斜线斜率， 或者是上下相关边缘区域相连所形成的角度。因此，在角度决定上，可由以 下方式进4亍。
如图4所示，以正边缘区域114的第一点(行X19)A和正边^彖区域118的 第一点(行X9)B为两端点，将点端点A、 B连接后得到线AB。此斜线AB便可 以决定出斜率。如图5A与5B所示，其简化图4的例示以利说明。由图5A、 5B可以更清楚地看出，斜线AB在水平方向相距10个像素点，又因为是两列
像素，所以高度为两个像素点。因此，可以获得斜率(角度e)为5。
另外，如上所述的说明，在中心点P左右各5个像素的区间即是要进行 斜向内插的区域，而在进行斜向内插时的斜率便是以上述方法所得到的斜线 AB的斜率来进行。因此，通过本实施例决定斜向边缘斜线的位置以及斜向内 插处理的角度，便可以精准地进行分辨率的强化。
在上述的例子中，是以相邻上下两斜向边缘区域中的各第一个点来连接 以决定出斜线，进而定出斜率。另外，也可以利用两个斜向边缘区域中的各 最后一个点来决定，例如图4所示的点C、 D。由图可以看出两斜线AB、 CD 决定出来的斜率是几乎相同的。另外，也可以取两个斜向边缘区域中的各中 间点来决定，或是分别以AB及CD的斜率在两头进行内插，中间的部分则以此二斜率的均值斜率进行内插。
通过此方式，便可以精确地获得进行斜向内插时所插入像素点的倾斜趋 势，而使图像的显示更为精准确实。
图6绘示本实施例的检测斜向边缘的方法以及^f吏用该方法的斜向内插处 理的流程示意图。
如图6所示，首先在步骤SIOO，选择(读取)三条相邻像素列。基本上， 一个图像画面有多条水平像素列所构成，在进行本实施例时需要利用三条连 续像素列来进行。另外，对于整个画面而言，则以此方式循序读取完所有像 素列来进行上面所述的斜向边缘;险测以及斜向内插处理，已完成对整个画面 的分辨率增加处理。
接着，在步骤S102,由上迷步骤S100中的两两相邻像素列，产生第一 与第二斜向边缘区域。例如，以上述方式，由列L1、 L2产生第一斜向边缘区 域IIO、 112或114,以及由列L2、 L3产生第二斜向边缘区域116、或118。 在此，第 一 与第二斜向边缘区域是指上下相邻且具有相同巻标的边缘区域， 例如同为正或负。
边缘区域的产生方式是将两条像素列的各像素值彼此相减后，在以其绝 对值与边缘临界值进行比较，以判断相邻两像素点之间是否存在正或负边缘 点。而同列的相邻的正或负边缘点的集合则构成斜向边缘区域。
之后，在步骤S104,检测第一斜向边缘区域与第二斜向边缘区域之间是 否存在重迭或接近的部分，关于重迭或接近的定义可以参考上述的说明。当 第 一斜向边缘区域与第二斜向边缘区域之间存在重迭或接近的部分，则可判 断该区域内有斜向边缘的斜线存在，到此完成边缘的检测。反之，若第一斜 向边缘区域与第二斜向边缘区域之间不存在重迭或接近的部分，则判定为该 区域内没有斜向边缘的斜线存在。
接着在步骤S106,利用重迭或接近的斜向边缘，求得需要进行斜向内插 处理的区域。将在步骤S104中所决定出的具有重迭或接近的第一与第二斜向 边缘区域，设定为需要进行斜向内插处理的区域。亦即，在三条相邻像素列 中，所有具有重迭或接近的第一与第二斜向边缘区域进行联集，所涵盖的区 域就是该三条像素列中需要进行斜向内插处理的区域。
接着，步骤S108决定斜向边缘的斜线的斜率(角度)。在步骤S106决定 好需要进行斜向内插的区域后，利用上述重迭或接近的第 一与第二斜向边缘区域，求取出斜向边缘的斜线的斜率(角度)，详细方法可以参见图4与图5A、 5B的说明。
最后，在步骤S106决定好的区域中，以所求得的斜率，进行斜向内插处 理。亦即，在三条相邻像素列两两之间的需要斜向内插的区域中，以该斜率 进行斜向内插处理。另外，在该区域以外的其它部分，则以垂直内插处理进 行；然而，区域外的部分亦可以其它方式进行内插处理。藉此，在去交错时 的，使分辨率增加，以消除图像斜边的锯齿状边缘。
综上所述，依据本发明的方法，通过斜向边缘区域设定，可以更准确地 检测出斜向边缘的斜线的位置，而且此方法中，斜向边缘区域隐含斜线斜率 的信息，以4C供作为斜向内插处理之用，可以使斜向内插处理以更正确的角 度来精准地进行。通过本发明的技术，图像的分辨率可以更为加强。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种图像边缘的检测方法，包括读取该图像中三条相邻的第一、第二与第三像素列，并读取各该第一、该第二与该第三像素列中的多个像素值；在该第一与第二像素列之间产生至少一第一斜向边缘区域，且在第二第三像素列之间产生至少一第二斜向边缘区域，其中该第一与该第二斜向边缘区域分别为与之相对应的像素列间的各该像素值的差值超过边缘临界值；检测该第一与该第二斜向边缘区域是否有重复部分或相差预定像素点之内；以及当该第一与该第二斜向边缘区域之间存在重复部分或相差预定像素点之内，判断该第一与该第二斜向边缘区域之间的区域为斜线边缘。
2. 根据权利要求1所述的图像边缘的检测方法，其中产生该第一斜向边 缘区域还包括将该第一与该第二像素列中彼此相对应的各该像素值相减，以产生像素 值差；比较该像素值差的绝对值是否超过该边缘临界值；当超过该边缘临界值时，将该第 一与该第二像素列中两像素之间赋予标签；以及将该第 一 与该第二像素列之间，多个彼此相邻且具有该巻标的位置定义 为该第一斜向边缘区域。
3. 根据权利要求2所述的图像边缘的检测方法，其中产生该第二斜向边 缘区域还包括将该第二与该第三像素列中彼此相对应的各该像素值相减，以产生像素 值差；比较该像素值差的绝对值是否超过该边缘临界值； 当超过该边缘临界值时，将该第二与该第三像素列中两像素之间赋予该 标签；以及将该第二与该第三像素列之间，多个彼此相邻且具有该巻标的位置定义 为该第二斜向边缘区域。
4. 根据权利要求2所述的图像边缘的检测方法，其中该巻标为二值数据。
5. 根据权利要求4所述的图像边缘的检测方法，其中该二值数据为正或负。
6. 根据权利要求1所述的图像边缘的检测方法，其中该边缘区域为多个 彼此重迭或接近的该第一与该第二斜向边缘区域的联集。
7. —种图像内插方法，包括读取该图像中三条相邻的第一、第二与第三像素列，并读取各该第一、 该第二与该第三像素列中的多个像素值；在该第一与第二像素列之间产生至少一第一斜向边缘区域，且在第二第 三像素列之间产生至少一第二斜向边缘区域，其中该第一与该第二斜向边缘区域分别为与之相对应的像素列间的各该像素值的差值超过预定边缘临界值；检测该第 一 与该第二斜向边缘区域是否有重复部分或相差预定像素点之内；当该第 一 与该第二斜向边缘区域之间存在重复部分或相差预定像素点之 内，判断该第一与该第二斜向边缘区域之间的区域为斜线，并为斜向内插区 域；分别以该第 一与该第二斜向边缘区域中的特定点的联机，决定该斜线的 斜率；以及在该斜向内插区域内，以该斜率进行斜向内插处理。
8. 根据权利要求7所述的图像内插方法，还包括在该斜向内插区域外， 进行垂直内插处理。
9. 根据权利要求7所述的图像内插方法，其中该斜向内插区域为多个彼 此重迭或接近的该第一与该第二斜向边缘区域的联集。
10. 根据权利要求7所述的图像内插方法，其中该特定点为该第一与该 第二斜向边缘区域中的各第一点。
11. 根据权利要求7所述的图像内插方法，其中该特定点为该第一与该 第二斜向边缘区域中的最后 一 点。
12. 根据权利要求7所述的图像内插方法，其中该特定点为该第一与该 第二斜向边缘区域中的中间,* 。
13. 根据权利要求7所述的图像内插方法，其中产生该第一斜向边缘区 域还包括将该第一与该第二像素列中彼此相对应的各该像素值相减，以产生像素值差；比较该像素值差的绝对值是否超过该边缘临界值； 当超过该边缘临界值时，将该第 一 与该第二像素列中两像素之间赋予标 签；以及将该第 一与该第二像素列之间，多个彼此相邻且具有该第 一巻标的位置 定义为该第 一斜向边缘区域。
14. 根据权利要求13所述的图像内插方法，其中产生该第二斜向边缘区 域还包括将该第二与该第三像素列中彼此相对应的各该像素值相减，以产生像素值差；比较该像素值差的绝对值是否超过该边缘临界值； 当超过该边缘临界值时，将该第二与该第三像素列中两像素之间赋予该 标签；以及将该第二与该第三像素列之间，多个彼此相邻且具有该巻标的位置定义 为该第二斜向边缘区域。
15. 根据权利要求13所述的图像内插方法，其中该巻标为二值数据。
16. 根据权利要求15所述的图像内插方法，其中该二值数据为正或负。
全文摘要
一种图像边缘检测方法。读取图像中三条相邻的第一、第二与第三像素列，并读取各第一、第二与第三像素列中的多个像素值。在第一与第二像素列之间产生至少一个第一斜向边缘区域，且在第二第三像素列之间产生至少一个第二斜向边缘区域。其中，第一与第二斜向边缘区域分别为与之相对应的像素列间的各像素值的差值超过边缘临界值者。检测第一与第二斜向边缘区域是否有重复部分或相差预定像素点之内。当存在重复部分或相差预定像素点之内，则判断第一与第二斜向边缘区域之间的区域为斜线边缘。
文档编号G06T5/00GK101551899SQ200810091110
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者陈星全, 陈翠琴 申请人:联咏科技股份有限公司