专利名称：图像处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理装置和方法，更具体地讲，其涉及一种用于对图像数据进行縮放处理的图像处理装置和方法，其中，所述图像数据包括具有不同数据比率的多个信号。
背景技术：
近年来，在图像处理领域中存在对图像数据的纵横比进行转换的技术的需求。例如，通过进行縮放处理，将包括在电视视频数据中并以4: 3的纵横比分布的图像数据转换成具有16: 9等的纵横比的图像数据。
日本未审专利申请公布No.2003-189266公开了一种图像处理装置，其能够在整个显示屏上进行连续的更自然的放大处理。在日本未审专利申请公布No.2003-189266中公开的图像处理装置包括DDA(数字微分分析器)运算单元，当在水平方向上将具有4: 3的纵横比的视频数据放大，用于具有16: 9的纵横比的视频显示装置时，该DDA(数字微分分析器)运算单元允许单张图像的中心部被线性地放大，并允许该图像的两端部被非线性地放大。尤其地，在日本未审专利申请公布No.2003-189266中公开的图像处理装置借助于DDA运算单元控制源像的各重采样点，以便产生目标图像的像素数据。
图10是如下的框图，其示出在日本未审专利申请公布No.2003-189266中公开的图像处理装置的构造。在图像处理装置9中包括的图像转换单元90包括存储单元91、重采样单元92和DDA运算单元93。存储单元91贮存被经过縮放处理的源像数据。DDA运算单元93基于目标图像数据的位置计算重采样点，该重采样点为获取源像数据所处的位置。在该情况下，DDA运算单元93利用先前的重采样点及其增量，通过线性函数处理、二次函数处理、和三次函数处理计算重采样点，然后向存储单元91和重采样单元92输出计算出的重采样点。重采样单元92从存储单元91获取与重采样点对应的图像数据，以在获取的数据上进行缩放处理，然后输出目标图像数据。
在该情形下，Delta表示重采样点的增量。在线性縮放中，Delta是定值并且还是放大倍率的倒数。此外，Delta的增量被限定为Delta2，而Delta2的增量被限定为Delta3，从而使得重采样点能够以三次函数方式移位。此外，为了实现在两端部中的非线性縮放，将目标图像的区域分成三个区域。然后，在中心部上通过使重采样点以线性函数方式移位而进行线性縮放，而在两端部通过使重采样点以三次函数方式移位而进行非线性縮放。
图11是如下流程图，其示出根据日本未审专利申请公布No.2003-189266用于计算重采样点的处理。首先，DDA运算单元93初始化参数(S901)。在此，"DstWidth"表示目标图像数据的处理结束位置。另外，"LinearStart"表示开始线性縮放处的目标图像数据的位置，而"LinearEnd"表示完成线性縮放处的目标图像数据的位置。"OutCount"表示要处理的目标图像数据的当前位置。
接下来，DDA运算单元93确定OutCount是否小于"DstWidth"(S卯2)。当确定OutCount等于或大于"DstWidth"时，DDA运算单元93完成处理。当确定OutCount小于"DstWidth"时，DDA运算单元93使Delta与"重采样点"相加(S903)。
然后，DDA运算单元93确定OutCount是否对应于两端部(S卯4)。当确定OutCount对应于两端部时，DDA运算单元93使Delta2与Delta相加并且还使Delta3与Delta2相加(S卯5)。当确定OutCount不对应于两端部时，B卩，确定OutCount对应于中心部时，DDA运算单元93确定OutCount是否等于"LinearStart" (S906)。当确定OutCount等于"LinearStart"时，DDA运算单元93使Delta2的符号反相(S卯7)。当确定OutCount不同于"LinearStart"时，DDA运算单元93在步骤S905和S907的处理之后使"1"与OutCount相加(S908)。然后，处理回到步骤S902。
在此，假定目标图像的像素编号由x(x=0、 1、 2、…)表示，而此时获得的重采样点由f(x)表示，则用作像素编号x中的Delta的d,(x)能由以下的关系式(l)表示。
d"x^f(x+l)-f(x) (1)
此外，用作像素数x中的Delta2的d2(x)能由以下的关系式(2)表示。d2(x):d,(x+l)-d"x;) (2)
此外，用作像素数x中的Delta3的ds(x)能由以下的关系式(3)表示。
d3(X):d2(X+l)-d2(X"常数 (3如图12A至12C所示给出关系式(1)、 (2)、和(3)。在此，f(x)表示非线性部分中x的三次表达式，g卩，三次处理部分，并且还表示线性部分中x的线性表达式，g卩，线性处理部分。
图12A至12C是如下的图表，其各示出了在日本未审专利申请公布No.2003-189266中对应于输出像素的DDA操作数的变化。图12A是示出重采样点的变化的图表。图12B是示出Delta的变化的图表。图12C是示出Delta2的变化的图表。
作为相关技术公开了日本未审专利申请公布No.2007-60105和No.2007-74526。日本未审专利申请公布No.2007-60105公开了一种图像数据转换装置，其将具有初始纵横比的源像数据转换成具有输出纵横比的数据。在日本未审专利申请公布No.2007-60105中公开的图像数据转换装置包括参数产生器件，其用于根据输出纵横比改变转换的参数。
日本未审专利申请公布-No.2007-74526公开了一种图像处理装置，以通过将由包括4: 2: 2的数据比率的亮度信号和双色差信号的分量信号给出的多个图像数据项进行组合，来解决色差信号损失的问题。在日本未审专利申请公布No.2007-74526中公开的图像处理装置将具
有4: 2: 2的数据比率的分量信号转换成具有4: 4: 4的数据比率的
分量信号，并产生复合视频信号，使得根据预定的优先顺序，通过向较高优先级的图像的分量信号给予优先权的方式来显示图像。
发明内容
本发明人发现的问题是，当将在日本未审专利申请公布
No.2003-189266中公开的技术应用于包括多种类型的信号的图像数据时，在縮放处理之后在图像数据的信号之间出现偏差，其中，所述多种类型的信号包括不同数据比率的亮度信号和色差信号。
例如，YcbCr4: 2: 2格式被用作处于4: 2: 2的数据比率的包括由Y数据表示的亮度信号和由Cb和Cr数据(在下文中，统称为"C数据")表示的两个色差信号的视频数据的标准格式。为了将在未审专利申请公布No.2003-189266中公开的技术应用于YcbCr 4: 2: 2格式的
图像数据，需要对每种类型的信号分开且独立地进行縮放处理，然后在縮放处理之后进行组合图像数据的处理。
图13是如下的框图，其示出通过将在日本未审专利申请公布No.2003-189266中公开的技术应用于YcbCr 4: 2: 2格式的图像数据来进行縮放处理的装置的构造实例。图13所示的图像处理装置9a是在日本未审专利申请公布No.2003-189266中公开的图像处理装置9的改进实例，并包括图像转换单元90a和图像转换单元90b。图像转换单元90a接收包括在源像数据7中的Y数据71的输入，以对接收到的数据进行縮放处理，并输出作为目标图像数据8的Y数据81。此外，图像转换单元90b接收包括在源像数据7中的C数据72的输入，以对接收到的数据进行縮放处理，并输出作为目标图像数据8的C数据82。
然后，将Y数据81与C数据82组合以产生目标图像数据8。因此而获得的结果在作为示意图的图14中示出。在图14中假定源像数据7包括彩色区域710和彩色区域720。彩色区域710和彩色区域720分别由Y数据和C数据表示。此外，作为通过图像处理装置9a进行縮放处理之后获得的数据的目标图像数据8包括彩色区域810和彩色区域820。应注意的是，彩色区域810包括色移区域811，该色移区域811设置在彩色区域810的两端并且在该色移区域811中出现明显的信号偏差。此外，彩色区域820包括色移区域821和色移区域822，该色移区域821和色移区域822设置在彩色区域820的两端。
因为在切换DDA运算的阶数的定时处不适当地设定与Y数据对应的C数据的重采样位置，所以获得上述结果。切换DDA运算的阶数的定时指的是，例如，当用于进行DDA运算的函数从三次函数切换至线性函数时的定时。例如，在从线性縮放切换至非线性縮放时，将通过线性函数的DDA运算的结果用作通过三次函数的DDA运算的输入数据。同时，C数据具有比Y数据低(l/2)的数据比率，因此用作输入的数据位置不彼此对应。结果，当进行縮放处理时出现色移。
此外，在日本未审专利申请公布No.2007-60105中公开的技术能够根据转换目标的纵横比选择或调节用于转换的参数。然而，在该技术中，未考虑使用具有不同比率的多种信号来表示单个图像信息项的图像格式，因此也就不能处理这样的图像格式。
同时，在日本未审专利申请公布No.2007-74526中公开的技术处理诸如YcbCr 4: 2: 2格式的图像格式，但在C数据部分被预先加倍之后进行该处理。结果，C数据的量为源数据的两倍，并且需要大量存储器，这导致电路规模增大。
本发明的实施例的第一示意性方面是对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行縮放处理的图像处理装置，包括第一縮放处理单元，其根据第一区域中的第一縮放因子进行第一縮放处理；以
及第二縮放处理单元，其根据与第一区域相邻的第二区域中的第二縮放因子在第一縮放处理之后进行第二縮放处理。第二縮放处理单元在第二縮放处理开始后借助于第一缩放因子对具有高数据比率的信号进行第二縮放处理，并且借助于通过校正第一縮放因子获得的第二縮放因子对具有低数据比率的信号进行第二縮放处理。
本发明的实施例的第二示意性方面是对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行縮放处理的图像处理方法，该图像处理方法包括根据在第一区域中的第一縮放因子进行第一縮放处理的第一缩放处理步骤；以及根据与第一区域相邻的第二区域中的第二縮放因子，在第一縮放处理之后进行第二縮放处理的第二縮放处理步骤。第二縮放处理步骤包括在第二縮放处理开始后借助于第一縮放因子对具有高数据比率的信号进行第二縮放处理，和借助于通过校正第一縮放因子获得的第二縮放因子对具有低数据比率的信号进行第二縮放处理。
根据本发明示意性方面的图像处理装置和方法，与在具有高数据比率的信号的情形下不同，第二縮放处理单元根据通过校正第一縮放
因子获得的第二縮放因子对具有低数据比率的信号进行第二縮放处理，从而实现第二縮放处理结果的调节。因此，能消除在具有高数据比率的信号和具有低数据比率的信号之间的偏差，其中，所述偏差由縮放处理的结果而产生。
根据本发明的示意性实施例，能够消除当对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行縮放处理时出现的信号偏差。
结合附图，从某些示意性实施例的以下说明中，以上及其它的示意性方面、优点和特征将而更加明显，其中
图1是如下框图，其示出根据本发明的第一示范性实施例的图像处理装置的构造；
图2是如下框图，其示出根据本发明的第一实例的图像处理装置的构造；
图3是如下框图，其示出根据本发明的第一实例的图像转换校正单元的构造；
图4是如下流程图，其示出根据本发明的第一实例计算重采样点的处理；
图5是如下图表，其示出在本发明的第一实例中当从三次处理切换成线性处理后的算法和值的变化；
图6是如下示意图，其示出本发明第一实例中用于图像数据的縮放处理的结果的轮廓；
图7是如下图表，其示出在本发明的第二实例中当从二次处理切换成三次处理后的算法和值的变化；
图8是如下图表，其示出在本发明的第三实例中当从二次处理切换成线性处理后的算法和值的变化；
图9是如下表格，其示出根据本发明的示范性实施例当相互切换线性处理、二次处理、和三次处理时的校正值；图IO是如下框图，其示出相关技术的图像处理装置的构造；
图ll是如下流程图，其示出相关技术的用于计算重采样点的处理;
图12A是如下图表，其示出在相关技术中用作与输出像素对应的DDA操作数的重采样点的变化；
图12B是如下图表，其示出在相关技术中用作与输出像素对应的DDA操作数的Delta的变化；
图12C是如下图表，其示出在相关技术中用作与输出像素对应的DDA操作数的Delta2的变化；
图13是如下框图，其示出通过应用相关技术，用于对YcbCr4: 2:2格式的图像数据进行縮放处理的装置的构造实例；
图14是如下示意图，其示出在相关技术中用于图像数据的縮放处理的结果的轮廓；以及
图15是如下图表，其示出在相关技术中当从三次处理切换成线性处理后的算法和值的变化。
具体实施例方式
以下将参考附图详细说明应用本发明的特定的示意性实施例。在整个附图中，相同的部件由相同的附图符号标识，并且为说明清楚起见，适当地省略相同部件的冗余说明。
首先，分析日本未审专利申请公布No.2003-189266所固有的问题的原因，以阐明本发明人构思本发明的原因。
首先，在出现问题的图像数据的YcbCr 4: 2: 2格式中，在表示亮度信号的Y数据的水平方向上的数据量不同于表示色差信号的C数据的数据量。在这点上，为说明目的提供以下两个定义。与C数据的第n个数据对应的Y数据被定义为Y数据的第2n个数据(定义1)。与C数据的第n个重采样点对应的Y数据的重采样点被定义为Y数据的第2n个重采样点(定义2)。应指出的是，C数据的重采样点是C数据相对于源像数据的位置(点)。此外，重采样点的数量对应于目标图像的数据量。还产生YcbCr 4: 2: 2格式的目标图像，因此，以与定义1相类似的方式定义目标图像的重采样点。
此外，基于定义1和2作出以下定义。当C数据的重采样点对应于Y数据的重采样点的1/2时，"Y数据的重采样位置与C数据的重采样位置相配"(定义3)。
在此，假定关于Y数据，Delta的初始值由"a "表示；Delta2的初始值由"3 "表示；Delta3的初始值由"Y "表示；而重采样点的初始值由"I "表示。还假定Ddta3为定值。基于用于关系式(1)至(3)和定义1与2的递推公式，Y数据的重采样点fy(x)能由以下的关系式(4)表示。
f (x)-丄^3+丄(/3-"？+丄(6 —3〃 + 2;/)jc + / (0《x<Dst.Width) (4)6 2 6
此外，C数据的重采样点fc(x)能由以下的关系式(5)表示。
fc(x) = 2^3+(" —"x2+丄(6a-3" + 2,)x +丄/ (0《x<Dst.Width/2) (5)3 6 2
此外，能通过关系式(1)至(5)得到作为重采样点的增量的Delta、Delta2、 Delta3。另外，表示Y数据的Delta的dly(x)能由关系式(6)表示；表示Y数据的Delta2的d2y(x)能由关系式(7)表示；而表示Y数据的Delta3的d3y(x)能由关系式(8)表示。
dlyO) = >2+^(2p_"x + a (6)
d2y(x) = ^ + 〃 (7)d3v(x) = 7 (8)
此外，表示C数据的Delta的dlc(x)能由关系式(9)表示；表示C数据的Delta2的d2c(x)能由关系式(10)表示；而表示C数据的Delta3的d3c(x)能由关系式(ll)表示。
dlc(x) = 2p2+2yftc + a+|" (9)
d2c(x)二争+ 2" + 2;/ (10)d3c(x) = 4y (11)
然后，当C数据的重采样点的数量由"n"表示时，将对应Y数据的重采样点的DDA操作数与C数据的重釆样点的DDA操作数相比较。Y数据的DDA操作数能由以下的关系式(12)至(15)表示。
fy (2") = i戸3 + 2(〃 — ""2 +会(6a _ 3〃 + 2,)" + / (12)
dly(2") = 2"2 + (2y9-"" + a (13)d2y(2")-2戸十/ (14)d3y(2") = y (15)
此外，C数据的DDA操作数能由以下的关系式(16)至(19)表示。
fc(") = —"3 +(/ —""2 +—(6 _3〃 + 2"" + —/ (16)3 6 2
dlc(") = 2^2+2-" + a+* (17)
d2c(") = 4^ + 2- + 2y (18)d3c(") = 4y (19)
在此，关系式(12)和(16)满足以下关系式(20)的关系。因此，可以说Y数据和C数据的重采样位置总是相同的。
fc(") = iy;(2") (0《n<Dst. Width/2) (20)
另外，用于Delta、 Delta2、和Delta3的关系式能由以下的关系式(21)、 (22)、和(23)表示。应注意的是，以下的关系式的推导能由归纳法证明，但在此省略证明。
dlc(") = dly(2") + ^2y(2") (21)
d2c(") = 2'd2y(2") + 2y (22)d3c(") = 4y (23)
关系式(4)至(23)可用于假定Y=0的情况下的二次函数处理，并且还可用于假定0 =0和Y =0的情况下的线性函数处理。在该情形下，假定^=0，在二次函数处理期间使用的DDA操作数通过将该操作数实际代入关系式(12)至(14)和关系式(16)至(18)而得到验证。在此假定，在二次处理开始后，I2、 ct2、和32分别为重采样点、Delta、和Delta2的值。在二次函数处理期间使用的Y数据的DDA操作数能由以下的关系式(24)至(26)表示。
fy(2") = 2"2"2+(2 2-/ 2)" + /2 (24)dly(2") = 2/ 2" + a2 (25)d2y(2") = / 2 (26)
此外，在二次函数处理期间使用的C数据的DDA操作数能由以下的关系式(27)至(29)表示。
fc(") = A"2 +会(2"2 _ A)計会/2 (27)
dlc(2") = 2/ 2" + a2+| (28)d2c(2") = 2-2 (29)
当通过以上表达式得到用于Y数据和C数据的关系式时，用于在二次处理期间使用的Y数据和C数据的关系式能由以下的关系式(30)至(32)表示。
fc(") = |/,(2") (30)
2八 / " / 2d2c(") = 2-d2y(") = 2》2 (32)
dlc(") = dly(2") + _t/2y(2") = dl/2") +斗 (31)
通过关系式(30)，可以说Y数据和C数据的重采样位置总是相同的。
另外，假定0=0和丫=0，验证在线性函数处理期间使用的DDA操作数。在此假定，在线性处理开始时，Ii和cM分别为重采样点和Delta的值。在线性函数处理期间使用的Y数据的DDA操作数能由以下的关系式(33)和(34)表示。
fy(2"h2a,"十/' (33)dl/2"), (34)
此外，在线性函数处理期间使用的C数据的DDA操作数能由以下的关系式(35)和(36)表示。
fe(")二"!" +会A (35)dlc(")巧, (36)
当通过以上表达式得到用于Y数据和C数据的关系式时，用于在线性处理期间使用的Y数据和C数据的关系式能由以下的关系式(37)和(38)表示。
fc(") = |fy(2") (37)化(")=化,(2"), (38)
通过关系式(37)，可以说Y数据和C数据的重采样位置总是相同的。
根据上文，例证了在日本未审专利申请公布No.2003-189266中出现的上述问题。图15是如下的图表，其示出在日本未审专利申请公布No.2003-189266中当从三次处理切换成线性处理后的算法和值的变化。在图15中，Y数据和C数据中的每一个的"Dst.DataNo."均表示目标图像数据的位置，即，重采样点的编号。另外，"Dst.DataNo."的"LS"表示在对于Y数据的线性处理开始时重采样点的编号。图15示出当"Dst.Data No."处于从"LS-2"至"LS+2"的范围内时进行DDA处理的情形。尽管图15示出并排布置的Y数据和C数据以便比较，但可相互独立地处理Y数据和C数据。
在此，作为参考，"Dst.Data No."通过"LS-2"中的DDA操作
数定义C数据的DDA操作数，所述"LS-2"相对于Y数据在"LS"之前的两个步骤。换句话说，能通过关系式(20)至(23)计算C数据的DDA操作数。
具体而言，当Y数据的"Dst.DataNo."指示图15中步骤S151中的"LS-2"时，重采样点被定义为"f" ; Delta被定义为"a" ; Delta2被定义为"b";而Delta3被定义为"c"。此外，当C数据的"Dst.DataNo."指示"LS/2-l"时，重采样点被定义为"f/2"; Delta被定义为"a+b/2";Delta2被定义为"2b+2c";而Delta3被定义为"4c"。
以下说明处理流程。首先，在步骤S151中，Y数据的"Dst.Data No."指示"LS-2"，并且DDA运算单元93通过与图11的步骤S903对应的处理使Delta与重采样点相加。此外，由于"LS-2"对应于三次处理部分，所以DDA运算单元93在图11的步骤S904中确定"是"，并且通过与图11的步骤S905对应的处理使Delta2与Delta相加以及使Delta3与Delta2相加。此外，C数据的"Dst.Data No."指示"LS/2-1"，并且DDA运算单元93以与Y数据中类似的方式进行重采样点、Ddta、和Delta2的加法。应注意的是，Y数据和C数据中的每一个的Delta3均为常数。
接下来，在步骤S152中，Y数据的"Dst.Data No."指示"LS-1"，
并且DDA运算单元93以与步骤S151中类似的方式进行重采样点、Delta、和Delta2的加法。由于与Y数据对应的C数据在该情形下不存在，所以不进行对于C数据的处理。此时，DDA运算单元93对Y数据和C数据进行三次处理，并将三次处理的结果用作后续步骤的输入值。然后，在步骤S153中，Y数据的"Dst.Data No."指示"LS"，并且DDA运算单元93通过与图11的步骤S903对应的处理使Delta与重采样点相加。此外，由于"LS"对应于线性处理部分，所以DDA运算单元93在图11的步骤S904中确定"否"，并且不进行Delta和Delta2的加法。此外，C数据的"Dst.Data No."指示"LS/2"，并且DDA运算单元93以与Y数据中类似的方式进行重采样点的加法。应注意的是Y数据和C数据中的每一个的Delta均为常数。
然后，在步骤S154中，Y数据的"Dst.Data No."指示"LS+1"，并且DDA运算单元93以与步骤S153中类似的方式进行重采样点的加法。由于与Y数据对应的C数据在该情形下不存在，所以不进行对于C数据的处理。此外，在步骤S155之后的步骤中，重复执行步骤S153和S154。
在此，将Y数据的重采样点与在步骤S155的处理开始期间使用的C数据的重采样点相比较。Y数据的重采样点由f+4a+5b+2c表示。此外，C数据的重采样点由f/2+2a+3b+2c表示。因此，关系式(20)的fc(n)-l/2fy(2n)不被满足，并且因此可以说重采样位置不相同。也就是说，在目标图像中，表示色差信息的C数据不对应于表示亮度信息的Y数据，这产生色移。换句话说，这表明出现了明显的信号偏差，并且还表明如果继续步骤S155之后的处理，则色移增强。
此外，在步骤S153中，没有出现色移，并且显然色移首先出现在步骤S155中。换句话说，这表明作为步骤S155中的输入值的在计算重采样点中使用的Delta的值不正确。句子"Delta的值不正确"意味着应由Y数据和C数据满足的关系式不被满足。具体而言，当进行线性处理时，Delta需满足关系式(38)，而当"Dst.Data No."表示"LS"或后续的编号时，Delta不满足关系式(38)。
根据上文，可以说由于在切换处理的阶数的边界处的每个DDA操作数具有两面 一方面作为先前操作处理而获得的值；并且一方面用作后续处理的操作数的值，所以出现色移。因此，就在切换DDA运
算的处理阶数之前，应由先前处理的阶数满足的用于Y数据和C数据
的关系式被满足，作为先前处理的运算结果。同时，就在切换处理的
阶数之后，应由Delta满足的用于Y数据和C数据的关系式不被满足。
具体而言，在图15的情形下，步骤S151和S152的运算结果表明，作为三次处理的结果，Y数据和C数据的DDA操作数满足所有的关系式(20)至(23)，并用作步骤S153中的输入值。同时，用作步骤S155中的输入值的操作数不满足本应满足的所有关系式(37)和(38)。这造成线性处理之后的色移，并且色移由于色移的累积而逐渐增强。为此，如下所述，本发明人构思了本发明，以校正在切换处理阶数的边界处的操作数。
图1是如下框图，其示出根据本发明的第一示范性实施例的图像处理装置10的构造。图像处理装置10接收源像数据2，以借助于第一縮放处理单元101和第二縮放处理单元102，根据预定的縮放因子进行包括放大和縮小处理的缩放处理，并输出目标图像数据3。
在该情形下，源像数据2包括第一区域21和与该第一区域相邻的第二区域22。第一区域21包括作为多个不同信号的Y数据211和C数据212。在此，Y数据211具有大于C数据212的数据比率。第二区域22包括作为多个不同信号的Y数据221和C数据222。 Y数据221和C数据222的数据比率等于Y数据211和C数据212的数据比率。
此外，目标图像数据3包括分别对应于第一区域21和第二区域22的第一区域31和第二区域32。第一区域31包括分别对应于Y数据211和C数据212的Y数据311和C数据312，并具有类似于Y数据211和C数据212的数据比率。第二区域32包括分别对应于Y数据221和C数据222的Y数据321和C数据322，并具有类似于Y数据221 和C数据222的数据比率。
第一縮放处理单元101处理在第一区域21中包括的Y数据211 和C数据212。第一縮放处理单元101根据第一縮放因子对Y数据211 进行縮放处理，并产生和输出Y数据311。第一縮放处理单元101还 根据第一縮放因子对C数据212进行縮放处理，并产生和输出C数据 312。然后，第一縮放处理单元101校正第一縮放因子，并向第二縮放 单元102输出第一缩放因子和校正的第一縮放因子。
第二縮放处理单元102处理在由第一縮放处理单元101进行处理 之后处理的并包括在第二区域22中的Y数据221和C数据222。第二 縮放处理单元102借助于第一縮放因子计算用于Y数据221的第二縮 放因子，并根据该第二縮放因子对Y数据221进行縮放处理。因此， 縮放处理单元102产生并输出Y数据321。此外，第二缩放处理单元 102借助于校正的第一縮放因子计算用于C数据222的校正的第二縮放 因子，并根据校正的第二縮放因子对C数据222进行縮放处理。因此， 第二縮放处理单元102产生并输出C数据322。
应注意的是，第二縮放处理单元102可以就在縮放处理之前或与 縮放处理同时校正第一縮放因子。
替代地，可通过上述縮放处理计算源像数据2的重采样点。
根据本发明的第 一示意性实施例，在包括具有不同数据比率的多 个信号一一诸如在源像数据2中包括的Y数据211、 Y数据221、 C数 据212、和C数据222__的图像数据中，对于包括在第二区域22中 的并具有低数据比率的C数据222而言，使用校正的第二縮放因子能 够使得縮放处理不同于包括在第一区域21中的用于C数据212的縮放 处理。因此，能够消除当进行縮放处理时出现的色移，S卩，信号偏差。换句话说，根据本发明第一示意性实施例的第一縮放处理单元通 过校正第一縮放因子使得第二縮放因子变成通过对第一缩放因子进行 第二縮放处理而获得的值，来计算用于具有低数据比率的信号的第二 縮放因子。
应注意的是，出现上述问题的图像数据包括具有不同数据比率的 多个信号。具体而言，具有高数据比率的信号可以是亮度信号，而具 有低数据比率的信号可以是指示来自亮度信号的颜色中的差异的色差 信号。更具体而言，亮度信号可以是Y数据，而色差信号可以是由"Cb"
和"Cr"表示的C数据。换句话说，在YcbCr 4: 2: 2格式中，在Y 数据的水平方向上的数据量不同于C数据的数据量。应注意的是，在 本发明的示意性实施例中使用的图像格式不局限于YcbCr 4:2:2格式。
作为根据本发明第一示意性实施例的图像处理装置10的第一实 例，以下将通过实例来说明对YcbCr4: 2: 2格式的图像数据进行縮放 处理的图像处理装置10a。在第一实例中，给出当将縮放处理从三次处 理切换至线性处理时，校正DDA操作数的情形的说明。
图2是如下的框图，其示出根据本发明的第一实例的图像处理装 置10a的构造。图像处理装置10a是图像处理装置10的改进实例，并 包括图像转换单元11和图像转换校正单元12。图像转换单元11接收 包括在源像数据2中的Y数据201的输入，以对Y数据201进行缩放 处理，并输出Y数据301来作为目标图像数据3。应注意的是，上述 图像转换单元卯a可应用于图像转换单元11。另外，图像转换校正单 元12接收包括在源像数据2中的C数据202的输入，以对C数据202 进行縮放处理，并输出C数据302来作为目标图像数据3。在该情形下， 不同于包括在对应区域中的Y数据的情形，图像转换校正单元12通过 应用校正的縮放因子对包括在预先制定的区域中的C数据进行縮放处理。
图3是如下的框图，其示出根据本发明的第一实例的图像转换校 正单元12的构造。图像转换校正单元12包括存储单元121、重采样单 元122、和DDA运算单元123。存储单元121接收作为要经受缩放处 理的源像数据的C数据的输入，并贮存该数据。存储单元121可以是 诸如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、或非易失性存储器 的存储器。重采样单元122从存储单元121获得与从DDA运算单元123 接收的重采样点对应的图像数据，以对获得的图像数据进行縮放处理， 从而配合预定目标图像数据的区域，然后输出目标图像数据。应注意 的是，存储单元121和重采样单元122可类似于图10所示的重采样单 元92和存储单元91。
DDA运算单元123包括除图10所示的DDA运算单元93的功能 之外的DDA操作数校正单元124。DDA操作数校正单元124就在线性 函数、二次函数、和三次函数运算处理的阶数切换之前校正作为DDA 操作数的Delta、 Delta2、和Delta3。因此，DDA运算单元123可在阶 数切换之后利用校正的DDA操作数计算重采样点。
图4是如下的流程图，其示出根据本发明的第一实例在图像转换 校正单元12中计算重采样点的处理。应注意的是图4的步骤S101至 S107和步骤S110类似于图11的步骤S901至S908。因此，省略它们 的详细说明并且以下主要说明与图11所示处理的差异。
DDA运算单元123确定在步骤S108中是否切换处理。具体而言， DDA运算单元123确定OutCount是否是指示处理被切换的预定值。例 如，该值对应于当处理从对应于非线性縮放的三次处理切换到对应于 线性縮放的线性处理时获得的目标图像的位置。
当确定处理被切换时，DDA操作数校正单元124校正DDA操作数(S109)。在该情形下，DDA运算单元123向操作数校正单元124输 出作为DDA操作数的Delta、 Delta2、禾B Delta3。然后，DDA操作数 校正单元124根据处理在Delta、 Delta2、禾Q Delta3之间的切换，使预 置校正值与DDA操作数相加，从而计算校正的DDA操作数。例如， 在从三次处理切换至线性处理时，DDA操作数校正单元124使Delta 的校正值与Delta相加。然后，向DDA运算单元123输出校正的Delta 的值。结果，DDA运算单元123能将校正的Delta的值用于计算后续 重采样点。
换句话说，在切换DDA运算处理的阶数的点，例如，在处理从三 次处理切换至线性处理的点，DDA操作数校正单元124使校正值与C 数据的DDA操作数相加，使得在阶数切换之前，防止Y数据的重采样 位置偏离DDA运算中C数据的重采样位置。
作为特定实例，当处理从三次处理切换至线性处理时，能如下所 述地通过关系式(20)和(21)与关系式(37)和(38)之间的比较来获得校正值。
Delta的关系式(21)与(38)之间的比较表明C数据的Delta大 1/2d2y(2n)。然而，为了彼此独立地处理Y数据和C数据，不使用原来 的关系式。作为替代，通过利用以下表达式的变换彼此独立地处理Y 数据和C数据。以下关系式(39)源于关系式(22)。
d2y(2")+2c(")-r (39)
另外，以下关系式(40)源于关系式(3)。
d2c (") = d2c (" -1) + d3c (" — 1) = d2c (" — 1) + 4;k (40)
然后，将关系式(40)代入关系式(39)，从而获得以下关系式(41)。<formula>formula see original document page 24</formula> (41)
因此，Delta的校正值可表示为校正值(42)。 -^d2y(2") = +2> — l)+ (42)
由于校正值可仅由C数据的DDA操作数和常数表示，所以可以 说能彼此独立地处理Y数据和C数据。
因此，当处理从三次处理切换至线性处理时，DDA操作数校正单 元124使校正值(42)与Delta相加，从而实现Delta的校正。
如上所述，根据本发明的示意性实施例，能基于关系式之间的差 来计算校正值。DDA操作数校正单元124在处理被切换的定时处使合 适的校正值与DDA操作数相加，从而实现防止在YCbCr4: 2: 2格式 中重采样位置彼此偏离的非线性縮放。
接下来，在从三次处理切换至线性处理时，利用校正值(42)计算特 定的校正值。在该情形下，假定i^LS/2和Y=C，则能计算作为校正值 (43)的校正值。
-*d2c(LS/ 2 一 1)—会y = _|(26 + 2c)—会c = 一会6 _ c = -0.56 — c (43)
图5是如下的图表，其示出在本发明的第一实例中当从三次处理 切换至线性处理后的算法和值的变化。图5示出当"Dst.Data No."处 于从"LS-2"至"LS+2"的范围内时，以与图15类似的方式进行DDA 处理的情形。此外，Y数据由图像转换单元11处理，而C数据由图像 转换校正单元12处理。应注意的是图5所示的用于Y数据的步骤S51至S55类似于图15的步骤S151至S155。因此，省略它们的详细说明， 并且以下主要说明与图15所示处理的差异、即用于C数据的处理。
首先，在步骤S51中，C数据的"Dst.DataNo."指示"LS/2-l"， 并且DDA运算单元123通过与图4的步骤S103和S105对应的处理进 行重采样点、Delta、禾卩Delta2的加法。另外，在步骤S108中，DDA 运算单元123确定"LS/2-l"是对C数据的三次处理的最后"Dst.Data No."并且准备切换阶数。然后，在图4的步骤S109中，DDA操作数 校正单元124使校正值(43)与Delta相加。具体而言，当图5所示的 "Dst.DataNo."指示"LS/2"时，用作C数据的输入值的Delta由a+2b+c 表示。
接下来，在步骤S53中，C数据的"Dst.DataNo."指示"LS/2"， 并且DDA运算单元123通过与图4的步骤S103对应的处理使在步骤 S51中校正的Delta与重采样点相加。此外，由于"LS/2"对应于线性 处理部分，所以DDA运算单元123在图4的步骤S104中确定"否"， 并且不进行Delta和Delta2的加法。
以此方式，在三次处理与线性处理之间的边界处校正C数据的 Delta,从而同样在步骤S55中满足用于Y数据和C数据的关系式(37) 和(38)。换句话说，当以此方式进行校正时，如图6所示能消除色移。
图6是如下的示意图，其示出在本发明的第一实例中用于图像数 据的縮放处理的结果的轮廓。在图6中，假定源像数据2包括彩色区 域210和彩色区域220，并且彩色区域210和彩色区域220分别由Y 数据和C数据表示。此外，作为通过图像处理装置10a进行縮放处理 之后获得的数据的目标图像数据3包括彩色区域310和彩色区域320。 在该情形下，不同于在图14的彩色区域810和彩色区域820中，在彩 色区域310和彩色区域320中没有出现色移。根据本发明的第一实例，能够消除在非线性处理与线性处理之间 切换时出现的色移。
换句话说，上述DDA操作数校正单元124基于关系式(21)与关系 式(38)之间的差来校正作为具有低数据比率的信号的C数据，其中，关 系式(21)用于计算基于三次处理中的Delta的值，该Delta作为第一縮 放因子，关系式(38)用于计算基于线性处理中的Delta的值，该Delta
作为第二縮放因子。
同样地，DDA操作数校正单元124在阶数从线性处理切换至三次 处理时，基于关系式(38)与关系式(21)之间的差进行校正。
换句话说，当用于计算基于线性处理中的Delta的值的关系式(38) 的阶数相对于用于计算三次处理中的Delta的值的关系式(21)的阶数改 变时，上述DDA操作数校正单元124进行校正，其中，线性处理中的 Delta作为第二缩放因子，三次处理中的Delta作为第一縮放因子。
作为根据本发明第一示意性实施例的图像处理装置10的第二实 例，以下将说明当縮放处理从二次处理切换至三次处理时，校正DDA 操作数的图像处理装置。应注意的是，根据第二实例的图像处理装置 的构造类似于图3，因此省略它们的解释和说明。
在縮放处理从二次处理切换至三次处理的情形下，通过关系式(30) 至(32)与关系式(20)至(22)之间的比较，相对于Delta2将在縮放处理切 换至三次处理时的校正值表示为"2Y"。然后，利用校正值"2y" 计算特定的校正值。由于在该情形下进行二次处理，所以满足y:c(常 数)，并且特定的校正值为"2c"。
图7是如下的图表，其示出在本发明的第二实例中当从二次处理切换至三次处理后的算法和值的变化。在图7中，Y数据和C数据中
的每一个的"RP.No."表示重采样点的编号。另外，"RP.No."的"CS"
表示在对于Y数据的三次处理开始时重采样点的编号。图7示出当 "RP.No."处于从"CS-2"至"CS十4"的范围内时进行DDA处理的情形。
在此，作为参考，"RPNo."通过"CS-2"中的DDA操作数定义 C数据的DDA操作数，所述"CS-2"相对于Y数据在"CS"之前的 两个步骤。换句话说，能通过作为用于二次处理的关系式的关系式(30) 至(32)计算C数据的DDA操作数。
具体而言，当Y数据的"RP.No."指示图7中步骤S71中的"CS-2" 时，重采样点被定义为"f" ; Delta被定义为"a" ; Delta2被定义为 "b";而Ddta3被定义为"c"。此外，当C数据的"RP.No."指示 "CS/2-l"时，重采样点被定义为"f/2" ; Delta被定义为"a+b/2"; Delta2被定义为"2b";而Delta3被定义为"4c"。应注意的是在二 次处理部分中不使用Delta3。
以下说明处理流程。省略与图5的相同的处理的详细说明，并且 以下仅主要说明与图5所示处理的差异。首先参考图7，在步骤S71和 S72中，对Y数据和C数据都进行二次处理。此外，在步骤S73至S77 中，对Y数据和C数据进行三次处理。
在该情形下，关于C数据，当处理从二次处理切换至三次处理时， 即，当OutCount对应于在图4的步骤S108中 "CS/2-l"时，DDA运 算单元123确定"是"。然后，DDA操作数校正单元124使Delta2的 校正值"2c"与Delta2相力Q，并向DDA运算单元123输出校正的Delta2 的值。具体而言，当图7的"RP.No."指示"CS/2"时，用作C数据 的输入值的Delta2由2a+2b表示。在下文中，在步骤S75和S77中以 与在Y数据中相类似的方式进行三次处理。如图7所示，在三次处理部分中总是满足关系式(20)至(23)，因而 不出现色移。这是因为当Ddta2在步骤S71中得到校正并用作步骤S73 中的输入值时，在步骤S73中满足关系式(20)至(23)。
根据本发明的第二实例，能够消除在非线性縮放处理之间的阶数 切换时出现的色移。
换句话说，上述DDA操作数校正单元124根据用于计算基于关系 式(31)的差Delta2的表达式(32)和用于计算基于关系式(21)的差 Delta2的表达式(22)之间的差来校正作为具有低数据比率的信号的C数 据，其中，所述关系式(31)用于计算基于作为第一縮放因子的二次处理 中的Delta的值，所述关系式(21)用于计算基于作为第二缩放因子的三 次处理中的Delta的值。
作为根据本发明第一示意性实施例的图像处理装置10的第三实 例，以下将说明当縮放处理从二次处理切换至线性处理时校正DDA操 作数的图像处理装置。应注意的是，根据第三实例的图像处理装置的 构造类似于图3，因此省略它们的解释和说明。
在縮放处理从二次处理切换至线性处理的情形下，通过关系式(31) 与关系式(38)之间的比较，相对于Delta2将在縮放处理切换至线性处理 时的校正值表示为-(l/2)d2y(2n)。然后，将校正值-(l/2)d2y(2n)代入关 系式(26)以计算特定的校正值。由于在该情形下满足6 = 32(常数)，所 以特定的校正值能由以下的关系式(44)表示。
-会(1;(2")=—会"2 (44)
因此，从关系式(44)获得Delta的校正值-(l/2)b。图8是如下的图表，其示出在本发明的第三实例中当从二次处理
切换成线性处理后的算法和值的变化。图8示出当"Dst.Data No."处 于"LS-2"至"LS+2"的范围内时，以与图5类似的方式进行DDA处 理的情形。
在此，作为参考，"Dst.Data No."通过"LS-2"中的DDA操作 数定义C数据的DDA操作数，所述"LS-2"相对于Y数据在"LS" 之前的两个步骤。换句话说，能通过作为用于二次处理的关系式的关 系式(30)至(32)，以如在上述图7中类似的方式计算C数据的DDA操 作数。在图8的步骤S81中的特定值是通过用图7的"LS"替换"CS" 获得的值，因此省略其说明。
以下说明处理流程。省略与图5的相同的处理的详细说明，并且 以下主要说明与图5所示处理的差异。首先，在图8的步骤S81和S82 中，对Y数据和C数据都进行二次处理。此外，在步骤S83至S85中， 对Y数据和C数据都进行线性处理。
在该情形下，关于C数据，当处理从二次处理切换至线性处理时， 即，当OutCount对应于在图4的步骤S108中的"LS/2-l"时，DDA 运算单元123确定"是"。然后，DDA操作数校正单元124使Delta 的校正值-(1 /2)b与Delta相加，并向DDA运算单元123输出校正的Delta 的值。具体而言，当图8的"Dst.Data No."指示"LS/2"时，用作C 数据的输入值的Delta由a+2b表示。在下文中，在步骤S85中以与在 Y数据中相类似的方式进行线性处理。
如图8所示，由于在线性处理部分中满足关系式(37)和(38)，所以 可以说Y数据和C数据的重采样点总是相同的。
根据本发明的第三实例，能够消除在二次处理的非线性縮放处理与线性縮放处理之间切换时出现的色移。 [其它示意性实施例]
如在本发明的第一至第三实例中所说明的，在DDA运算的切换处
理的情形下，使合适的校正值与DDA操作数相加，从而总是能够将Y 数据和C数据的重采样点设定成相同。图9示出如下的表格，其指示 根据本发明示意性实施例，当相互切换线性处理、二次处理、和三次 处理时所使用的校正值。例如，在从三次处理切换至二次处理时，能 通过使校正值"-2y"与Delta2相加实现校正。
应注意的是，如日本未审专利申请公布No.2007-74526中所公开 地，通过在对于YCbCr4: 4: 4格式进行上采样(upsampling)之后进 行縮放处理，能够解决YCbCr4: 2: 2格式出现的色移的问题。同时， 根据本发明的示意性实施例，C数据的量是在进行上采样情形下的一 半，从而获得节省存储器的效果，并縮减縮放电路的规模。此外，根 据本发明的示意性实施例，在縮放处理之后的图像处理中同样将C数 据的量减少至一半，从而获得縮减整个图像处理系统的电路规模的效 果。
此外，本发明不局限于以上的示意性实施例，并且在不脱离本发 明的上述范围的情况下，能对其作出各种改进。
第一和其它示意性实施例可根据需要由本领域的普通技术人员组 合。可选地，第一、第二、和第三实例可根据需要由本领域的普通技 术人员组合。
尽管已根据若干示意性实施例说明了本发明，但本领域的技术人 员将认识到的是，在所附权利要求的精神和范围内，可利用各种改进 来实践本发明，并且本发明不局限于上述实例。此外，权利要求的范围不受上述示意性实施例的限制。
此外，应注意的是，申请人的意图是包含所有权利要求元素的等 同物，即使在稍后的审査期间作出修改的情况下。
权利要求
1.一种图像处理装置，其用于对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行缩放处理，该图像处理装置包括第一缩放处理单元，该第一缩放处理单元根据第一区域中的第一缩放因子进行第一缩放处理；以及第二缩放处理单元，该第二缩放处理单元根据与所述第一区域相邻的第二区域中的第二缩放因子来在所述第一缩放处理之后进行第二缩放处理，其中，所述第二缩放处理单元在所述第二缩放处理开始时，借助于所述第一缩放因子对具有高数据比率的信号进行所述第二缩放处理，并且借助于通过校正所述第一缩放因子获得的第二缩放因子对具有低数据比率的信号进行所述第二缩放处理。
2. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，所述第一縮放处理单元通过校正所述第一縮放因子以使得所述第 二縮放因子变成通过对所述第一縮放因子进行所述第二縮放处理所获 得的值，来对于所述具有低数据比率的信号计算第二縮放因子。
3. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，所述第一縮放处理单元基于第一关系式与第二关系式之间的差来 校正具有低数据比率的信号，其中，所述第一关系式用于计算基于所 述第一縮放因子的值，该第二关系式用于计算基于所述第二縮放因子 的值。
4. 根据权利要求3所述的图像处理装置，其中，所述第一縮放处理单元根据在用于计算基于所述第一关系式的差 的表达式和用于计算基于所述第二关系式的差的表达式之间的差，来 校正所述具有低数据比率的信号。
5. 根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，当用于计算基于所述第二縮放因子的值的第二关系式的阶数相对 于用于计算基于所述第一縮放因子的值的第一关系式的阶数改变时， 所述第一縮放处理单元进行校正。
6. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中， 所述具有高数据比率的信号包括亮度信号；并且 所述具有低数据比率的信号包括指示来自所述亮度信号的颜色的差异的色差信号。
7. 根据权利要求1所述的图像处理装置，其中， 所述数据比率基于YCbCr4: 2: 2格式。
8. —种图像处理方法，用于对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行縮放处理，所述图像处理方法包括根据第一区域中的第一縮放因子进行第一縮放处理；以及根据与所述第一区域相邻的第二区域中的第二縮放因子在所述第一縮放处理之后进行第二縮放处理，在所述第二縮放处理开始时借助于所述第一縮放因子对具有高数据比率的信号进行所述第二縮放处理，以及，借助于通过校正所述第一縮放因子而获得的第二縮放因子 对具有低数据比率的信号进行所述第二縮放处理。
9. 根据权利要求8所述的图像处理方法，其中， 在所述第一縮放处理中，通过校正所述第一縮放因子以使得所述第二縮放因子变成通过对所述第一縮放因子进行所述第二縮放处理而 获得的值，来对于所述具有低数据比率的信号计算第二縮放因子。
10. 根据权利要求8所述的图像处理方法，其中， 在所述第一縮放处理中，基于第一关系式与第二关系式之间的差来校正所述具有低数据比率的信号，其中，所述第一关系式用于计算基于所述第一縮放因子的值，所述第二关系式用于计算基于所述第二 縮放因子的值。
11. 根据权利要求IO所述的图像处理方法，其中， 在所述第一縮放处理中，根据用于计算基于所述第一关系式的差的表达式和用于计算基于所述第二关系式的差的表达式之间的差，来 校正所述具有低数据比率的信号。
12. 根据权利要求8所述的图像处理方法，其中， 在所述第一縮放处理中，当用于计算基于所述第二縮放因子的值的第二关系式的阶数相对于用于计算基于所述第一縮放因子的值的第一关系式的阶数改变时，进行校正。
13. 根据权利要求8所述的图像处理方法，其中 所述具有高数据比率的信号包括亮度信号；以及 所述具有低数据比率的信号包括指示来自所述亮度信号的颜色的差异的色差信号。
14. 根据权利要求8所述的图像处理方法，其中， 所述数据比率基于YCbCr4: 2: 2格式。
全文摘要
本发明涉及图像处理装置和方法。具体讲，提供一种图像处理装置，以便于在对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行缩放处理时，消除出现的信号偏差，所述图像处理装置对包括具有不同数据比率的多个信号的图像数据进行缩放处理，并包括第一缩放处理单元，其根据第一区域中的第一缩放因子进行第一缩放处理；以及第二缩放处理单元，其根据与第一区域相邻的第二区域中的第二缩放因子，在第一缩放处理之后，利用第一缩放因子对具有高数据比率的信号进行第二缩放处理，并且在第一缩放处理之后，利用通过校正第一缩放因子获得的第二缩放因子对具有低数据比率的信号进行第二缩放处理。
文档编号H04N7/01GK101626466SQ200910140150
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者川口大介 申请人:恩益禧电子股份有限公司