专利名称：图像处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种图像处理装置与方法，更具体地，是关于能
够提高缩放图像的清晰度(sharpness)的图像处理装置与方法。
背景技术：
插值法被广泛用在基于已知像素值来寻找未知像素值的方法中。 一般的插值演算法可分成两类，适应性插值与非适应性插值。适应性 方法改变从属插值《象素(depending interpolated pixels), 而非适应性方 法对所有像素一视同仁。线性插值是插值的最基本形式。为了找到未 知像素P3，因子x与(l-x)被用于两个已知像素Pl与P2的加权平均数， 计算公式如下
P3 = Pl x x + P2 x (l-x)
若知道相邻于未知像素P3的更多像素并将其包括于计算中，未知 像素P3的插值演算会更精确。除了线性插值，双线性插值(bilinear interpolation), 双立方插4直(bicubic interpolation), 或更高阶插^f直,例 如样条插值(spline interpolation)或是正弦函数插值(sinc interpolation) 也是广泛用于增加未知像素准确度的插值方法。
图l是用现有缩放机制来放大的图像的示意图。放大图像12与底 层图像(bottom image)ll在不同层中，这是一种显示装置普遍采用的技 术。图像被放大后，放大图像12周围出现模糊边缘(blurred edge)13。 请参考放大区域14。像素14a与14e为已知像素，而像素14b、 14c 及14d是基于已知像素14a与14e以及对应加权值决定的。模糊边缘 13是由例如像素14b、 14c及14d等插值像素引起的，因此，需要一 个能够增加清晰度、减少模糊的低复杂度、具有适应性且有用的图像 缩^:一几制。
发明内容
为了解决缩放图像时出现模糊边缘的技术问题，本发明提供一种 图像处理方法及装置，可以提高缩放图像的清晰度。
本发明提供一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，
其中每一图像具有a值以及图像数据，方法包含选择第一像素与第 二像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的a 值与第二像素的o;值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数
据；根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一插 值像素的加权值，其中上述加权值都彼此不同；以及若第一像素与第 二像素其中之一具有为零的a值，则调整插值像素的图像数据。
本发明另提供一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像， 其中每一像素具有a值与图像数据，方法包含选择第一像素与第二 像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的a值 与第二像素的a值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数据； 根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一插值像 素的加权值，其中上述插值^象素的对应的加^又值都^皮此不同；以及当 第一 a值与第二 a值之间的绝对差值超过差异阈值时，调整插值像素 的图像数据。
本发明另提供一种图像处理装置，包含数据锁存器，用于接收 包含多个像素的图像，其中每一图像包含o;值与图像数据；缩放单元， 具有缩放比率，并输出赋能信号；o:值检测器，通过赋能信号启动， 用于接收图像，以基于缩放比率输出校正后的多个插值像素；以及图 像处理单元，基于缩放比率与插值像素的图像数据缩放图像。
利用本发明能够基于a值与加权值来决定插值像素的图像数据， 因此，本发明的缩放图像具有更好的清晰度。
图1是用现有缩放机制来放大图像的示意图。
图2显示不同层内两个图像的示意图。
图3是根据本发明的图像处理方法的实施方式的流程图。
图4显示本发明的图像处理方法的另 一实施方式的流程图。图5显示根据本发明的图像处理系统的实施方式的方框图。 图6是O S D或子图像单元图像的图像处理系统的另 一 实施方式的 方框示意图。
具体实施例方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。 本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼 同 一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元 件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说 明书及权利要求书当中所提及的"包含"是开》文式的用语，故应解释 成"包含但不限定于"。此外，"耦接" 一词在此是包含任何直接及 间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置， 则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接 手段间接地电气连接到第二装置。
图2显示不同层内两个图像的示意图。底层图像21,例如电视节 目或桌布，是显示于底层，而屏幕上显示(On-Screen Display,以下筒 称为OSD)实物22，例如设置菜单或新增加^见窗，是显示于顶层。OSD 实物22的显示区域并未占据整个屏幕，可是，OSD实物22的实际图 像大小占据了整个屏幕，OSD实物22内未包括的像素就无法显示其 图像数据。 一个图像由多个像素组成。每一像素包含显示数据，显示 数据包含a值(alpha value)与图像数据。图像凄t据可包含RGB, YCbCr 或CMYK图像数据，以及o;值代表像素亮度。于多层显示机制中，ce 值非常重要。假设a值位于0和255之间，a值越高，所显示的像素 的图像数据就越清晰。假设OSD实物22为一个红色矩形，而底层图 像21为风景图像，其中OSD实物22中的每一像素都具有显示数据(255: 255,0,0)。若OSD实物22的像素的a值減小，OSD实物22下面的 风景图像就变得清晰。OSD实物22的实际图像包含两个部分，具有 最大a值的OSD实物22,以及a值为0的剩余区域像素，因此仅显 示OSD实物22。
图3是根据本发明的图像处理方法的实施方式的流程图。于步骤 S31中，检测器在图像缩放时检测已知像素的a值。于步骤S32中，
7若才全测器并未在两个邻近像素中检测到零"值，方法前进至步骤S33,
以基于对应加权值设置插值像素的图像，若测器检测到两个邻近像 素其中之一的a值为零，但并非两个邻近像素的a值都为零，于步骤 S34中，插值像素的图像数据与两个邻近像素其中之一相同。于一些 实施方式中，当两个邻近像素中之一的a值为零时，插值像素的a值 也可被调整。a 值可才艮据预定差异阈值(predetermined difference-threshold value)来调整。
以像素14a至14e为例。像素14a在图俜^皮放大前与像素14e相 邻。请注意相邻点仅为说明之用。像素14a与14e可能仅是邻近，并 非必须相邻。假设已知像素14a的显示数据为(255, 255, 0, 0),且另一 已知像素14e的显示数据为(O, 255, 255， 255),当像素14a与14e两者 的a值都为零或都不为零或像素14a与14e之间并无显著差异时，第 一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的显示数据 分别为(255/4, 255, 255/4, 255/4)， (255x2/4, 255, 255x2/4, 255力4)及(255><3/4， 255， 255x3/4, 255x3/4)。根据如图3中步骤S33所示的加权值来设置插值像素 14b， 14c与14d。当像素14a与14e中只有一个的ce值为零或像素14a 与14e的a值之间差别很大，这就导致了如图l所示的模糊边缘13。 为了决定o;值之间的差异是否很大，可利用差异阈值来决定。差异阈 值可为预定的值。为了更好地比较差异与差异阈值，简便起见，差异 的绝对值被作为绝对差异来与差异阔值比较。上述方法需要的另一因 子是加权值。于本实施方式中，第一插值像素14d,第二插值像素14c 及第三插值像素14b的加权值分别为V4, 2/4与3/4。图3的步骤S34 中，插值像素的显示数据与两个邻近像素中的一个是相同的，并且插 值像素的显示数据可基于加权值被决定为与一个邻近像素相同。于本 实施方式中，加权阈值(weighting-threshold value)一皮用来决定插值像素 的显示数据。当然，加权阈值可预定或是根据插值像素的加权值来适 应性地调整。举例来说，简便起见，假定加权值为0.5。当插值像素的 加权值小于0.5时，插值像素的显示数据与像素14e的显示数据相同， 且当插值像素的加权值大于或等于0.5时，插值像素的显示数据与像 素14a的显示数据相同。因此，根据图3所述的新插值方法，第一插 值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的显示数据分别才交正为(255, 255, 0, 0), (0， 255, 255, 255)及(0, 255， 255, 255)。才艮才居上 述图像处理方法，缩放图像与的清晰度就增加了 ，模糊边缘也变清晰 了 。
图4显示本发明的图像处理方法的另一实施方式的流程图。于步 骤S41中，当缩放图像时，检测器检测邻近的第一与第二像素的ce值。 于步骤S42中，检测器检测第一像素与第二像素之间的a值差异。而 且在o;值差异并未超过差异阈值时，采用插值方法，通过根据对应加 权值决定插值像素来缩放图像(步骤S43)。于步骤S44中，当a值差异 超过差异阈值时，插值像素的显示数据被设置为与第 一像素的显示数 据或第二像素的显示数据相同。
以像素14a至14e为例。在上述方法放大图像之前像素14a起初 与像素14e相邻。假定已知像素14a的显示数据为(255， 255, 0， 0),且 另 一已知像素14e的显示数据为(45， 255， 255, 255)，当像素14a与14e 两者的a值都为零或都为非零，或者l象素14a与14e的a值之间并无 很大差异时，第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素 14b的显示数据分别为(380/4, 255, 255/4， 255/4),(鋼/4, 255, 255x2/4, 255x2/4) 与(810/4, 255, 255x3/4, 255x3/4)。当像素14a与14e中仅有一个的a值为零 或像素14a与14e的a值之间的差异4艮大时，于本实施方式中，ce值 差异的差异阈值为200,且第一像素与第二像素之间的a值差异超过 了差异阈值。第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素 14b的加权值分别为1/4, 2/4和3/4。加权阈值用来决定插值-像素的显 示数据。于一个实施方式中，加权阔值可基于加权值来决定。举例来 说，加权阈值可为多个加权值的中位数或是0至l之间任意预定值， 而于本实施方式中，加权阈值为0.5。于其他一些实施方式中，加4又阔 值可根据插值像素产生的加权值来调整。当插值像素的加权值小于0.5 时，插值像素的显示数据与像素14e的显示数据相同。当插值像素的 加权值大于或等于0.5时，插值像素的显示数据与像素14a的显示数 据相同。因此，插值像素14b至14d的校正后显示数据为(255， 255, 0, 0)、 (255, 255, 0, 0)与(45, 255， 255, 255)。
图5显示根据本发明的图像处理系统的实施方式的方框图。数据 锁存器51接收包含多个像素的图像，其中每一像素都包含ce值与图像数据。缩放单元52具有缩放比率且输出赋能信号给cd直检测器54。 a 值检测器5 4被赋能信号启动，并接收图像以基于缩放比率输出插值像 素的校正后的图像数据。图像处理单元53基于缩放比率及插值像素的 图像数据来缩放该图像。 一个加权阚值用来基于缩放比率决定插值像 素的显示数据。当第一插值像素的加权值超过加权阈值时，第一插值 像素的图像数据与用于决定第 一插值像素的参考像素其中之一 的图像 数据相同，其中参考像素是与未知的第一插值像素相邻的已知像素。 另外，出于图像处理目的，可输出插值像素的校正后的a值。如此根 据插值像素的加权值与加权阈值来设置a值等于参考像素中的一个。
图6是OSD或子画面单元图像(Sub-Picture Unit, SPU)的图像处 理系统的另 一 实施方式的方框示意图。OSD图像61的解析度是 720x480像素。显示单元63的解析度是1440x960像素。缩放单元62 基于OSD图像61与显示单元63的解析度缩》文OSD图像61。缩放单 元62还执行如图3与图4所示的图像处理方法来提高缩放的OSD图 像61的清晰度。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明 的范围，任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内， 做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界 定的范围为准。
权利要求
1.一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一上述多个像素具有α值以及图像数据，上述图像处理方法包含选择第一像素与第二像素，其中上述第一像素与上述第二像素互为邻近像素；检测上述第一像素的α值与上述第二像素的α值；检测上述第一像素的图像数据与上述第二像素的图像数据；根据上述第一像素与上述第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一上述多个插值像素的加权值，其中上述多个加权值都彼此不同；以及若上述第一像素与上述第二像素其中之一的α值为零，则调整上述多个插值像素的图像数据。
2. 如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，若上述第一 像素与上述第二像素的a值都不为零，则基于对应的上述多个加权值 决定上述多个插值像素的图像数据。
3. 如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，若上述第一 像素与上述第二像素的ce值都为零，则基于对应的上述多个加权值决 定上述多个插值像素的图像数据。
4. 如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述多 个插值像素获取的插值像素的对应加权值超过加权阈值时，上述插值 像素的图像数据被设置为与上述第 一像素的图像数据相同。
5. 如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，当上述插值 像素的上述对应的加权值并未超过加权阈值时，上述插值像素的图像 数据与上述第二像素的图像数据相同。
6. 如权利要求4或5所述的图像处理方法，其特征在于，上述加 权阈值是预定的。
7. 如权利要求4或5所述的图像处理方法，其特征在于，上述加 权阈值是根据对应于上述多个插值像素的上述多个加权值被适应性 地调整。
8. 如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，上述图像数据包含RGB图像数据或YCbCr图像数据。
9. 一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一 上述多个像素具有ce值与图像数据，上述图像处理方法包含选择第一像素与第二像素，其中上述第一像素与上述第二像素互 为邻近像素；检测上述第一像素的a值与上述第二像素的a值； 检测上述第 一像素的图像数据与上述第二像素的图像数据； 根据上述第一像素与上述第二像素决定多个插值像素； 产生对应于每一上述插值像素的加权值，其中上述多个插值像素的对应的加权值都彼此不同；以及当上述第一 a值与上述第二 a值之间的绝对差值超过差异阈值时，调整上述多个插值像素的图像数据。
10. 如权利要求9所述的图像处理方法，其特征在于，若上述第 一 a值与上述第二 a值之间的上述绝对差值小于差异阈值时，基于对 应的上述多个加权值决定上述多个插值像素的图像数据。
11. 如权利要求9所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述多 个插值像素获取的插值像素的对应加权值并未超过加权阈值时，上述 插值像素的图像数据被设置为与上述第 一像素的图像数据相同。
12. 如权利要求9所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述 多个插值像素获取的插值像素的对应加权值超过加权阈值时，上述插 值像素的图像数据被设置为与上述第二像素的图像数据相同。
13. 如权利要求11或12所述的图像处理方法，其特征在于，上述 加权阈值是预定的。
14. 如权利要求11或12所述的图像处理方法，其特征在于，上述 加权阈值是根据对应于上述多个插值像素的上述多个加权值被适应 性地调整。
15. 如权利要求9所述的图像处理方法，其特征在于，上述图像 数据包含RGB图像数据或YCbCr图像数据。
16. —种图像处理装置，包含数据锁存器，用于接收包含多个像素的图像，其中每一上述多个 像素包含a值与图像数据；缩放单元，具有缩放比率，以及输出赋能信号；a值检测器，通过上述赋能信号启动，用于接收上述图像，以基于上述缩放比率输出多个插值像素的校正后的图像数据；以及图像处理单元，基于上述缩放比率与上述多个插值像素的图像数 据缩放上述图像。
17. 如权利要求16所述的图像处理装置，其特征在于，上述a值 检测器更基于上述缩放比率决定上述多个插值像素的多个加权值。
18. 如权利要求17所述的图像处理装置，其特征在于，当第一插 值像素的加权值超过预定值时，上述第一插值像素的图像数据被设置 为与多个参考像素之一的图像数据相同，其中上述多个参考像素用来决定上述第一插值像素。
全文摘要
本发明提供一种图像处理方法及其装置，用于处理包含多个像素的图像，其中每一图像具有α值以及图像数据，其中方法包含选择第一像素与第二像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的α值与第二像素的α值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数据；根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一上述多个插值像素的加权值，其中上述多个加权值都彼此不同；以及若第一像素与第二像素其中之一具有为零的α值，则调整插值像素的图像数据。利用本发明能够基于α值与加权值来决定插值像素的图像数据，因此，本发明的缩放图像具有更好的清晰度。
文档编号G06T3/40GK101588462SQ20091014284
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月18日 优先权日2008年5月21日
发明者吴俊源 申请人:联发科技股份有限公司