专利名称：像素颜色处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机信息处理技术领域，尤其涉及一种像素颜色处理方法和装置。
背景技术：
图像放大是常用的数字图像处理技术之一，常用的图像放大算法有最近邻插值、 双线性插值、双三次插值算法等。最近邻插值算法简单、运算量小，但放大后目标图像的每个像素的颜色值只与插值点周围的一个相邻像素有关，放大后的图像容易出现边缘锯齿。 双线性插值考虑了插值点周围四个相邻像素的颜色值，大大消除了锯齿现象，但是放大后的图像边缘视觉效果比较模糊。双三次插值算法利用了插值点周围更大的邻域内的像素作三次插值，保持了图像的平滑效果，同时图像边缘得到增强，但是所需运算量较大。一般的自然图像，如照片、绘画等，邻近像素之间常常是颜色平滑过渡，很少出现邻近像素颜色突变的情况。对这类图像的放大常常采用双线性插值和双三次插值算法，这些算法能够获得较好的平滑效果，在放大比率比较大时，可以避免色块的出现。而对某些人工图像，如条形码、标识等，其特征是包含多个色块区域，每个色块中的像素颜色相同，在色块边缘的像素颜色发生突变。这类图像在存储设备中常常只存储为一幅很小的图像，只用少量的像素表示一个色块区域。在显示时常常是放大到两倍及以上， 要求放大后保持色块边缘锐利，色块颜色一致。对这类图像的放大，如果采用双线性插值和双三次插值算法，会造成边缘过于模糊，无法清晰地识别出色块；而如果采用最近邻插值算法，在只进行图像放大的情况下可以保持色块边缘锐利，但是如果在放大的同时做旋转，旋转后的色块边缘呈锯齿形，视觉效果粗糙。
发明内容
本发明实施例提供一种像素颜色处理方法和装置，用于提高图像放大过程中设置目标图像中像素颜色的精度。一种像素颜色处理方法，该方法包括选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域；根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。一种像素颜色处理装置，该装置包括待处理像素选取单元，用于选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素；插值点确定单元，用于确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；
邻近像素选取单元，用于在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素；子区域确定单元，用于确定所述插值点在由所述邻近像素选取单元选取的像素构成的区域中所处的子区域；颜色确定单元，用于根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；颜色设置单元，用于在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。本发明中，选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域；根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。可见，本发明方案中，根据插值点由选取的邻近像素构成的区域中所处的子区域以及预先设定的子区域与插值方法的对应关系，来确定用于计算待处理像素的颜色值的插值方法，与现有技术中插值点位于该区域中的任何位置都使用一种固定的插值方法来确定待处理像素的颜色相比，本发明方案能够有效提高像放大过程中设置目标图像中像素颜色的精度。
图1为本发明实施例提供的方法流程示意图；图2为本发明实施例中的邻近像素选取示意图；图3为本发明实施例中的二维条形码图像示意图；图4为本发明实施例中使用双线性插值法将图3所示的二维条形码图像放大后的示意图；图5为本发明实施例中使用最近邻插值法将图3所示的二维条形码图像放大后的示意图；图6为本发明实施例中使用本发明方法将图3所示的二维条形码图像放大后的示意图；图7为本发明实施例提供的装置结构示意图。
具体实施例方式为了提高图像放大过程中设置目标图像中像素颜色的精度，本发明实施例提供一种像素颜色处理方法，本方法中，确定图像放大后的目标图像中的待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点后，选取与该插值点邻近的多个像素，并根据插值点在由选取的像素构成的区域中所处的位置，选取用于确定待处理像素的颜色的插值方法，并在使用该插值方法确定待处理像素的颜色后，在目标图像中将待处理像素的颜色设置为该颜色。参见图1，本发明实施例提供一种像素颜色处理方法，包括以下步骤步骤11 选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；
步骤12 在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域；步骤13 根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定步骤12中确定的子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；这里的插值方法是指用于计算待处理像素在目标图像中的颜色的算法，包括最近邻插值法、双线性插值法等；步骤14 在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为步骤13中确定的颜色。步骤11中，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点，其具体实现可以如下将所述待处理像素的位置坐标与所述目标图像到所述源图像的坐标变换矩阵相乘，得到所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点的位置坐标。步骤12中，在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素时， 具体可以是在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的三个像素。具体如下将所述插值点的位置坐标中的横向坐标和纵向坐标分别向下取整，得到所述插值点所在的像素的位置坐标；将所述插值点的位置坐标中的横向坐标向下取整、纵向坐标向上取整，得到与所述插值点所在的像素相邻的一个像素的位置坐标；将所述插值点的位置坐标中的横向坐标向上取整、纵向坐标向下取整，得到与所述插值点所在的像素相邻的另一个像素的位置坐标；将所述插值点的位置坐标中的横向坐标和纵向坐标分别向下取整，得到与所述插值点所在的像素相邻的第三个像素的位置坐标。当然，步骤12中也可以是在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的一个或两个像素等。作为一种实施方式，步骤12中，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域，其具体实现可以如下确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述正方形区域的第一区域；相应的，步骤13中，根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色，其具体实现可以如下根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为最近邻插值方法，并使用最近邻插值方法确定所述待处理像素的颜色。具体的，使用最近邻插值方法确定所述待处理像素的颜色，可以采用如下公式C = Cn;其中，Cn为所述插值点所在的像素的颜色值。作为另一种实施方式，步骤12中，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域，其具体实现可以如下确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述正方形区域的第二区域；相应的，步骤13中，根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色，其具体实现可以如下根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。具体的，使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色，可以采用如下公式
X--X( 二 C11 + ------TT- (Cny -CJ ；
Λ ny 一 Λ η其中，Cn为所述插值点所在的像素的颜色值，χ为所述插值点的横坐标，Xn为所述插值点所在的像素Pn的横坐标，Xny为与像素Pn具有相同纵坐标的相邻像素的横坐标，Cny 为与像素Pn具有相同纵坐标的相邻像素的颜色值。作为第三种实施方式，步骤12中，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域，其具体实现可以如下确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述正方形区域的第三区域；相应的，步骤13中，根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色，其具体实现可以如下根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。具体的，使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色，可以采用如下公式C-Cn+-p^(Cnx-Cn)；
ηχ η其中，Cn为所述插值点所在的像素的颜色值，y为所述插值点的纵坐标，Yn为所述插值点所在的像素Pn的纵坐标，Ynx为与像素Pn具有相同横坐标的相邻像素的纵坐标，Cnx 为与像素Pn具有相同横坐标的相邻像素的颜色值。作为第四种实施方式，步骤12中，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域，其具体实现可以如下确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述正方形区域的第四区域；
相应的，步骤13中，根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色，其具体实现可以如下根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为双线性插值方法，并使用双线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。具体的，使用双线性插值方法确定所述待处理像素的颜色，可以采用如下公式C= (I-V) (I-U) C1+(I-V) UC2+V (I-U) C3+UVC4 ；U = X-X1 ；V = Y-Y1 ；其中，C1为选取的第一个像素的颜色值，C2为选取的第二个像素的颜色值；C3为选取的第三个像素的颜色值;c4为选取的第四个像素的颜色值；X为所述插值点的横坐标，y 为所述插值点的纵坐标A1为选取的第一个像素的横坐标，Y1为选取的第一个像素的纵坐标。上述四种实施方式中，所述第一距离阈值函数可以是与图像横向放大比例相关的函数，该函数是关于图像横向放大比例的递减函数；所述第二距离阈值函数可以是与图像纵向放大比例相关的函数，并且该函数是关于图像纵向放大比例的递减函数。举例说明，第一距离阈值函数可以为P/M*SX，第二距离阈值函数可以为Q/M*Sy，Sx 为图像横向放大比例，民为图像纵向放大比例，Ρ/Μ为不大于Sx/2的正数，Q/M为不大于Sy/2 的正数。当然，第一距离阈值函数和第二距离阈值函数并不局限于上述方式，例如，第一距离阈值函数还可以是与图像横向放大比例和图像旋转角度相关的函数，第二距离阈值函数还可以是与图像纵向放大比例和图像旋转角度相关的函数，等等，任何函数形式均在本发明的保护范围内。下面对本发明进行具体说明为了克服现有图像放大方法在处理人工图像的不足，本发明提出的方案基于最近邻插值算法，结合线性插值和双线性插值算法，使得人工图像在放大和旋转后，同时保持色块边缘的锐利和平滑效果。本发明所采用的技术方案具体包含以下步骤步骤一、选取待处理像素。从目标图像上选取一个像素作为待处理像素，将待处理像素的坐标映射到源图像上的一个插值点P (X，y)。步骤二、选取邻近像素。如图2所示，从源图像上选取P点邻近的4个像素，分别是P1, P2, P3和P4。其中P点所在的像素记为Pn,与Pn有相同X坐标的像素记为Pnx，与Pn像素有相同Y坐标的像素记为Pny。步骤三、判断插值点类型。如图2所示，P1, P2, P3和P4围成的正方形区域内，根据坐标划分为4种类型的区域。所述区域划分的依据是插值点与正方形两条中线的距离，令Q= x-(X, +-)；
权利要求
1.一种像素颜色处理方法，其特征在于，该方法包括选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域；根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素包括在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的三个像素。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域包括确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第一区域；所述根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色包括根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为最近邻插值方法，并使用最近邻插值方法确定所述待处理像素的颜色。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用最近邻插值方法确定所述待处理像素的颜色包括按照如下公式确定所述待处理像素的颜色值C C = Cn;其中，Cn为所述插值点所在的像素的颜色值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域包括确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第二区域；所述根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色包括根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色包括按照如下公式确定所述待处理像素的颜色值C
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域包括确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第三区域；所述根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色包括根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色包括按照如下公式确定所述待处理像素的颜色值C
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域包括确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第四区域；所述根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色包括根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为双线性插值方法，并使用双线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使用双线性插值方法确定所述待处理像素的颜色包括按照如下公式确定所述待处理像素的颜色值C C = (I-V) (I-U) C1+ (I-V) UC2+V (I-U) c3+uvc4 ；U = X-X1 ；V = Y-Y1 ；其中，C1为选取的第一个像素的颜色值，C2为选取的第二个像素的颜色值；C3为选取的第三个像素的颜色值;C4为选取的第四个像素的颜色值；χ为所述插值点的横坐标，y为所述插值点的纵坐标A1为选取的第一个像素的横坐标，Y1为选取的第一个像素的纵坐标。
11.如权利要求3-10中任一所述的方法，其特征在于，所述第一距离阈值函数是与图像横向放大比例相关的函数，并且该函数是关于图像横向放大比例的递减函数；所述第二距离阈值函数是与图像纵向放大比例相关的函数，并且该函数是关于图像纵向放大比例的递减函数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一距离阈值函数为P/M*SX，第二距离阈值函数为Q/M*Sy，Sx为图像横向放大比例，Sy为图像纵向放大比例，P/M为不大于Sx/2的正数，Q/M为不大于民/2的正数。
13.一种像素颜色处理装置，其特征在于，该装置包括待处理像素选取单元，用于选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素；插值点确定单元，用于确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；邻近像素选取单元，用于在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素；子区域确定单元，用于确定所述插值点在由所述邻近像素选取单元选取的像素构成的区域中所处的子区域；颜色确定单元，用于根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；颜色设置单元，用于在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述邻近像素选取单元用于在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的三个像素。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述子区域确定单元用于确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第一区域；所述颜色确定单元用于根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为最近邻插值方法，并使用最近邻插值方法确定所述待处理像素的颜色。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述子区域确定单元用于确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第二区域；所述颜色确定单元用于根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述子区域确定单元用于确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第三区域；所述颜色确定单元用于根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为线性插值方法，并使用线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
18.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述子区域确定单元用于确定所述插值点与由选取的像素构成的正方形区域的纵向中线的第一距离，以及所述插值点与所述正方形区域的横向中线的第二距离；在所述第一距离不大于预先设定的第一距离阈值函数值、所述第二距离不大于预先设定的第二距离阈值函数值时，确定所述插值点位于所述区域的第四区域；所述颜色确定单元用于根据所述对应关系，确定所述第一区域对应的插值方法为双线性插值方法，并使用双线性插值方法确定所述待处理像素的颜色。
19.如权利要求15-18中任一所述的装置，其特征在于，所述第一距离阈值函数是与图像横向放大比例相关的函数，并且该函数是关于图像横向放大比例的递减函数；所述第二距离阈值函数是与图像纵向放大比例相关的函数，并且该函数是关于图像纵向放大比例的递减函数。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，第一距离阈值函数为P/M*SX，第二距离阈值函数为Q/M*Sy，Sx为图像横向放大比例，Sy为图像纵向放大比例，P/M为不大于Sx/2的正数，Q/M为不大于民/2的正数。
全文摘要
本发明实施例公开了一种像素颜色处理方法和装置，涉及计算机信息处理技术领域，用于提高图像放大过程中设置目标图像中像素颜色的精度。本发明中，选取图像放大后的目标图像中的像素，将该像素作为待处理像素，确定所述待处理像素在图像放大前的源图像中的插值点；在源图像中选取所述插值点所在的像素以及与该像素相邻的像素，确定所述插值点在由选取的像素构成的区域中所处的子区域；根据预先设定的子区域与插值方法的对应关系，确定所述子区域对应的插值方法，并使用该插值方法确定所述待处理像素的颜色；在目标图像中将所述待处理像素的颜色设置为所述颜色。采用本发明，能够提高图像放大过程中设置目标图像中像素颜色的精度。
文档编号G06T3/40GK102567948SQ20101062180
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者张磊, 李赟, 王晓磊 申请人:北京北大方正技术研究院有限公司, 北大方正集团有限公司