一种基于SSE2指令集的图像锐化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其从载入的图像数据中分离出A分量、G分量、R分量和B分量，以G分量为基准分量获得通道差分分量；进行高通滤波和边缘增益放大处理，并采用阈值收缩和值调整的方式控制图像平坦区域和获得增强后的G分量中的高频分量；增强后的G分量中的高频分量与原始G分量相加得到锐化后的G分量；将锐化后的G分量与通道差分分量进行求和，得到锐化后的R分量和B分量；通过寄存器移位将A分量以及锐化后的R分量、G分量和B分量进行交错排列，写入输出缓冲区而后输出。本发明专利技术在对图像进行锐化时不需要色彩空间转换，实现了高效率的彩色图像锐化处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于SSE2(StreamingSIMD Extensions2nd，单指令多数据流扩展）指令集的图像锐化方法。
技术介绍
工业彩色相机一般采用单CXD(或者CMOS)成像单元进行成像，相机直接输出 Bayer格式图像。这些Bayer格式图像是一幅典型的马赛克图像，每个像素点只含有单个通 道的像素值，需对其进行插值（去马赛克）处理后，方才是我们通常看到的RGB彩色图像。 由于插值算法基于邻域像素来拟合当前缺失的像素点，从而导致插值后的图像存在纹理细 节模糊，边缘锐度不达标的情况，因此在对图像进行分析和理解时还需要对图像进行锐化 处理，以增加图像内边缘的对比度。 在对彩色图像进行锐化过程中，如果直接在RGB色彩空间对各通道直接进行锐化 处理，则在锐化后的图像中由于各分量边缘信息锐化后强度不一致，特别是锐化强度较大 的时候，往往会产生彩色的噪声边缘，影响视觉体验。为了减少这种彩边现象，现有的图像 锐化方法往往需要将图像转换到YUV色彩空间，并对亮度分量Y进行锐化处理，处理后的结 果再转换到RGB色彩空间，这大大增加了锐化处理的计算量。因此现有图像锐化方法存在 计算量大和锐化后图像出现彩边的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其能够克服现有技 术的计算量大和锐化后图像出现彩边的问题，其使用性广、计算效率高，且达到图像处理的 实时性要求。 本专利技术的目的通过如下技术方案实现： 本专利技术提供一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其包括： 步骤S301，通过地址偏移方式将缓冲区内图像数据载入CPU的xmm寄存器； 步骤S302,通过左右移位方式从载入的图像数据中分离出A分量、G分量、R分量 和B分量，并通过分离出的R分量和B分量减去G分量获得通道差分分量； 步骤S303,提取G分量中的高频分量； 步骤S304,对G分量高频部分进行增益放大，得到放大后的G分量中的高频分量； 步骤S305，对G分量中的高频分量进行阈值收缩，得到阈值收缩后的G分量中的高 频分量； 步骤S306,对阈值收缩后的G分量中的高频分量进行增益缩小，得到增益缩小后 的G分量中的高频分量； 步骤S307,调整增益缩小后的G分量中的高频分量，获得增强后的G分量中的高频 分量； 步骤S308,增强后的G分量中的高频分量与原始G分量相加得到锐化后的G分量； 步骤S309,将锐化后的G分量与步骤S302得到的通道差分分量进行求和，得到锐 化后的R分量和B分量； 步骤S310,通过寄存器移位将A分量以及锐化后的R分量、G分量和B分量进行交 错排列，写入输出缓冲区而后输出。 更进一步地，所述步骤S303中提取G分量中的高频分量的过程，包括：通过滤波模板卷积的形式来提取G分量中的高频分量h(i，j)，计算方法如下：h(i,j) =fG(i,j)*s(u,v) 其中，fe(i，j)表示图像中的G分量；s(u,v)表示卷积模板，为：【主权项】1. 一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述基于SSE2指令集的图像锐 化方法包括： 步骤S301，通过地址偏移方式将缓冲区内图像数据载入CPU的xmm寄存器； 步骤S302,通过左右移位方式从载入的图像数据中分离出A分量、G分量、R分量和B 分量，并通过分离出的R分量和B分量减去G分量获得通道差分分量； 步骤S303,提取G分量中的高频分量； 步骤S304,对G分量高频部分进行增益放大，得到放大后的G分量中的高频分量； 步骤S305,对G分量中的高频分量进行阈值收缩，得到阈值收缩后的G分量中的高频分 量； 步骤S306,对阈值收缩后的G分量中的高频分量进行增益缩小，得到增益缩小后的G分 量中的高频分量； 步骤S307,调整增益缩小后的G分量中的高频分量，获得增强后的G分量中的高频分 量； 步骤S308,增强后的G分量中的高频分量与原始G分量相加得到锐化后的G分量； 步骤S309,将锐化后的G分量与步骤S302得到的通道差分分量进行求和，得到锐化后 的R分量和B分量； 步骤S310,通过寄存器移位将A分量以及锐化后的R分量、G分量和B分量进行交错排 列，写入输出缓冲区而后输出。2. 根据权利要求1所述的基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述步骤 S303中提取G分量中的高频分量的过程，包括： 通过滤波模板卷积的形式来提取G分量中的高频分量h (i，j)，计算方法如下： h(i, j) = fG(i, j)*s(u, v) 其中，fe(i，j)表示图像中的G分量；s (u, v)表示卷积模板，为：在s (u，V)中，负数通过减法指令实现，正数通过加法指令实现，且放大2倍采用寄存器 左移1位实现，放大8倍通过寄存器左移3位实现。3. 根据权利要求1或2所述的基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述步 骤S304中对G分量高频部分进行增益放大的过程，包括： 将增益值扩展后载入xmm寄存器；然后与存储G分量高频部分的寄存器执行乘法操作； 其计算公式如下： k(i, j) = h(i, j) Xg 其中，k(i, j)表示放大后的G分量中的高频分量；k(i, j) = h(i, j) Xg表示；g表示扩 展后的增益值。4. 根据权利要求3所述的基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述步骤 S305中对G分量中的高频分量进行阈值收缩的过程，包括： 采用分段函数进行阈值收缩，如下：其中，m(i，j)表示阈值收缩后的G分量中的高频分量；t表示收缩阈值，取值为128,通 过SSE2指令的移位和求和操作获取该值；k(i，j)表示步骤步骤S304中计算出的放大后的 图像G分量中的高频分量。5.根据权利要求4所述的基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述步骤 S307中调整增益缩小后的G分量中的高频分量的过程，包括： 利用如下公式调整增益缩小后的G分量中的高频分量：其中，P(i，j)表示增强后的G分量中的高频分量的分段函数；Th表示锐化边缘上凸阈 值，其取值为Th= 511 ;1\表示锐化边缘下凹阈值，其取值为T1= -512 ;n(i，j)表示步骤 306计算出的增益缩小后的图像G分量的高频分量； 所述分段函数、常数511和常数-512通过SSE2指令对寄存器移位获得。【专利摘要】本专利技术公开了一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其从载入的图像数据中分离出A分量、G分量、R分量和B分量，以G分量为基准分量获得通道差分分量；进行高通滤波和边缘增益放大处理，并采用阈值收缩和值调整的方式控制图像平坦区域和获得增强后的G分量中的高频分量；增强后的G分量中的高频分量与原始G分量相加得到锐化后的G分量；将锐化后的G分量与通道差分分量进行求和，得到锐化后的R分量和B分量；通过寄存器移位将A分量以及锐化后的R分量、G分量和B分量进行交错排列，写入输出缓冲区而后输出。本专利技术在对图像进行锐化时不需要色彩空间转换，实现了高效率的彩色图像锐化处理。【IPC分类】H04N5-21, H04N5-208【公开号】CN104853063【申请号】CN201510303584【专利技术人】赵祖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SSE2指令集的图像锐化方法，其特征在于，所述基于SSE2指令集的图像锐化方法包括：步骤S301，通过地址偏移方式将缓冲区内图像数据载入CPU的xmm寄存器；步骤S302，通过左右移位方式从载入的图像数据中分离出A分量、G分量、R分量和B分量，并通过分离出的R分量和B分量减去G分量获得通道差分分量；步骤S303，提取G分量中的高频分量；步骤S304，对G分量高频部分进行增益放大，得到放大后的G分量中的高频分量；步骤S305，对G分量中的高频分量进行阈值收缩，得到阈值收缩后的G分量中的高频分量；步骤S306，对阈值收缩后的G分量中的高频分量进行增益缩小，得到增益缩小后的G分量中的高频分量；步骤S307，调整增益缩小后的G分量中的高频分量，获得增强后的G分量中的高频分量；步骤S308，增强后的G分量中的高频分量与原始G分量相加得到锐化后的G分量；步骤S309，将锐化后的G分量与步骤S302得到的通道差分分量进行求和，得到锐化后的R分量和B分量；步骤S310，通过寄存器移位将A分量以及锐化后的R分量、G分量和B分量进行交错排列，写入输出缓冲区而后输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祖轩，张谱，周中亚，王丽丽，路鹏，彭杰军，
申请(专利权)人：北京大恒图像视觉有限公司，中国大恒集团有限公司北京图像视觉技术分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11