基于亚像素采样的图像处理方法及图像显示方法技术

本发明专利技术涉及一种基于亚像素采样的图像处理方法以及采用该图像处理方法的图像显示方法。所述图像处理方法包括步骤：输入源图像；对所述源图像进行插值放大以得到放大后图像；对所述放大后图像进行抗颜色混淆滤波以得到滤波后图像；以及对所述滤波后图像进行亚像素下采样以得到目标图像作为输出。本发明专利技术是在现有设备相关抗颜色混淆法的基础上进行改进，对输入源图像，首先进行插值放大，然后再进行抗颜色混淆滤波，其既能使滤波器截止频率的形状比较精确，获得较佳的抗颜色混淆效果，又能保证较好的图像清晰度，有效的提升图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理及显示
，特别涉及一种基于亚像素采样的图像处理方法以及一种基于亚像素采样的图像显示方法。
技术介绍
21世纪以来，各种平板显示设备的应用在社会生活中随处可见。在显示应用中，设备显示质量的最大化是人们追求的目标。显示分辨率作为衡量显示质量最重要的因素之一，成为当前的研究热点。目前，显示系统大多以单独的物理像素作为采样、寻址、显示的基本单位，称之为全像素显示系统。为了提升设备的显示分辨率，最直接的方法就是增加显示设备物理像素的密度与规模。然而，一方面，物理像素密度的增加将引起制作工艺难度的加大；另一方面，物理像素密度与规模的增加也将导致制造成本的增加。这些都限制了该方法应用领域的进一步扩大。亚像素采样技术以亚像素作为采样、寻址、显示的基本单位，在不改变显示设备物理像素密度的情况下，能够有效提高系统的可寻址性及显示规模，提升设备的显示分辨率；这种以亚像素作为采样、寻址、显示的基本单位的显示系统称之为亚像素显示系统。亚像素采样技术的实质是生成R、G、B基色欠采样图像，会引入颜色混淆的问题。根据人眼视觉系统的特性，人眼对彩色细节的分辨力远比对黑白细节的分辨力低，从而亚像素采样以人眼较不敏感的颜色混淆换取亮度分辨率的显著提高。在有限的设备与成本的条件下，通过亚像素采样技术提高空间显示分辨率是可行的，问题的关键在于如何有效地消除或减弱颜色混淆。因此，针对多样的亚像素排布结构进一步研究亚像素采样技术，对亚像素采样技术引入的颜色混淆问题提出有效的抗颜色混淆方法，这对于在有限的设备与成本的条件下实现显示分辨率的提升有极其重要的意义。现有技术中，例如申请号为CN201310314907.0的中国专利技术专利，其提出的一种设备相关抗颜色混淆法以各基色亚像素排布的奈奎斯特(Nyquist)频率限制区域为依据设计各基色对应的抗颜色混淆低通滤波器，对输入源图像各基色分别进行抗颜色混淆滤波后再进行二维亚像素采样即可达到减弱甚至消除显示图像中颜色混淆的目的。该种设备相关抗颜色混淆法所应用的基于亚像素采样的图像处理流程如图1所示，且图2示出该种设备相关抗颜色混淆法中的滤波器设计流程图；在图2中，其是根据目标显示设备各基色亚像素排布得到各基色的二维Nyquist频率限制区域，再由各基色的二维Nyquist频率限制区域确定施加于源图像的各基色抗颜色混淆滤波器(也即各基色低通滤波器)，滤除源图像中超出Nyquist频率限制的高频信息，以实现抗颜色混淆。下面以图3所示的RGB-Delta排布为例对滤波器设计进行分析：1)低通滤波器形状：该低通滤波器(如图5所示)的截止频率所围成的形状(简称截止频率形状)不是以往的圆形或者矩形，而是与基色亚像素排布的Nyquist频率限制区域(如图4所示)的形状相似。2)低通滤波器截止频率大小：抗颜色混淆低通滤波器的截止频率大小应该等于或接近基色Nyquist频率限制区域的大小，图6所示为频域中滤波器截止频率大小相对基色亚像素排布的Nyquist频率限制区域大小分别为：截止频率过大、截止频率适中、截止频率过小三种情况的示意图，图6中的六边形代表截止频率形状为正六边形的上述设备相关抗颜色混淆滤波器，矩形代表常见的截止频率形状为矩形的滤波器。如图6(a)所示，当滤波器截止频率过大时，源图像经过低通滤波器后其高频信息得到抑制，但仍有超出Nyquist频率限制区域的高频信息通过滤波器，此时颜色混淆仍然存在。如图6(b)所示，当滤波器截止频率适中时，对于设备相关正六边形低通滤波器，原图像经过滤波器后其超出Nyquist频率限制区域的高频信息恰好得到抑制，既抑制了各个方向上的颜色混淆，又最大程度地减少了原图像高频信息的损失；而对于矩形滤波器，当完全抑制各个方向的颜色混淆时，源图像在水平及竖直方向的高频信息均被过度滤除，即损失了部分未发生混淆的高频信息，这使得图像模糊较为严重。如图6(c)所示，当滤波器截止频率过小时，源图像经过低通滤波器后各方向的高频信息均被过度滤除，两种滤波方法都有效抑制了各个方向的颜色混淆，但均使图像模糊严重。3)滤波器截止频率形状的精确度：应在允许的计算复杂度的条件下设计较大的数字滤波器模板，以使滤波器截止频率形状更加精确，进而获得较佳的抗颜色混淆效果。图7(a)、(b)和(c)相当于以不同的采样率将二维模拟滤波器采样为数字滤波器，图7中的每个灰度小方块表示一个采样值。从图7中可以看出：当模板大小为3×3时，如图7(a)所示，数字滤波器的截止频率形状与正六边形相差较大；当模板大小为13×13时，如图7(c)所示，数字滤波器的截止频率形状接近于正六边形；当模板大小为7×7时，如图7(b)所示，数字滤波器的截止频率形状的精确度介于图7(a)和图7(c)所示形状的精确度之间。由此可见，数字滤波器模板越大，其截止频率形状越精确，则相应的抗颜色混淆效果越好。但是，数字滤波器模板越大，硬件实现时相应的计算复杂度也越大。由上可知，现有技术的滤波器要求数字滤波器模板应在允许的计算复杂度的条件下尽可能大，以使滤波器的截止频率形状更加精确，进而获得较佳的抗颜色混淆效果；但是若滤波器模板过大，虽然能有效地消除颜色错误，却是以模糊图像为代价，不能很好地保护图像的清晰度。
技术实现思路
因此，针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供一种基于亚像素采样的图像处理方法以及一种基于亚像素采样的图像显示方法。具体地，本专利技术实施例提出的一种基于亚像素采样的图像处理方法，包括步骤：输入源图像；对所述源图像进行插值放大以得到放大后图像；对所述放大后图像进行抗颜色混淆滤波以得到滤波后图像；以及对所述滤波后图像进行亚像素下采样以得到目标图像作为输出。在本专利技术的一个实施例中，所述插值放大采用的插值算法为线性插值、非线性插值或其组合。在本专利技术的一个实施例中，所述线性插值为最近邻插值、双线性插值或立方卷积插值。在本专利技术的一个实施例中，所述抗颜色混淆滤波包括：根据目标显示设备各基色亚像素排布得到各基色的二维Nyquist频率限制区域，再由各基色的二维Nyquist频率限制区域确定施加于所述放大后图像的各基色低通滤波器以滤除所述放大后图像中超出Nyquist频率限制的高频信息。在本专利技术的一个实施例中，所述插值放大的倍数与各基色低通滤波器的大小相关，且各基色低通滤波器越大，插值放大的倍数也越大。在本专利技术的一个实施例中，对所述滤波后图像进行亚像素下采样为以非逐图像像素点方式对所述滤波后图像进行亚像素下采样，其中所述非逐图像像素点方式为仅对所述滤波后图像中的部分图像像素点进行亚像素下采样而丢弃其他图像像素点。此外，本专利技术实施例提出的一种基于亚像素采样的图像显示方法，包括步骤：输入源图像；对所述源图像进行插值放大以得到放大后图像；对所述放大后图像进行抗颜色混淆滤波以得到滤波后图像；根据LED显示屏的多个基色亚像素的二维空间位置分布对所述滤波后图像进行亚像素下采样以得到目标图像；以及将所述目标图像输出至所述LED显示屏进行显示。在本专利技术的一个实施例中，上述图像显示方法中的所述抗颜色混淆滤波包括：根据目标显示设备各基色亚像素排布得到各基色的二维Nyquist频率限制区域，再由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，包括步骤：输入源图像；对所述源图像进行插值放大以得到放大后图像；对所述放大后图像进行抗颜色混淆滤波以得到滤波后图像；以及对所述滤波后图像进行亚像素下采样以得到目标图像作为输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，包括步骤：输入源图像；对所述源图像进行插值放大以得到放大后图像；对所述放大后图像进行抗颜色混淆滤波以得到滤波后图像；以及对所述滤波后图像进行亚像素下采样以得到目标图像作为输出。2.如权利要求1所述的基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，所述插值放大采用的插值算法为线性插值、非线性插值或其组合。3.如权利要求2所述的基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，所述线性插值为最近邻插值、双线性插值或立方卷积插值。4.如权利要求1所述的基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，所述抗颜色混淆滤波包括：根据目标显示设备各基色亚像素排布得到各基色的二维Nyquist频率限制区域，再由各基色的二维Nyquist频率限制区域确定施加于所述放大后图像的各基色低通滤波器以滤除所述放大后图像中超出Nyquist频率限制的高频信息。5.如权利要求4所述的基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，所述插值放大的倍数与各基色低通滤波器的大小相关，且各基色低通滤波器越大，插值放大的倍数也越大。6.如权利要求1所述的基于亚像素采样的图像处理方法，其特征在于，对所述滤波后图像进行亚像素下采样为以非逐图像像素点方式对所述滤波后图像进行亚像素下采样，其中所述非逐图像像素点方式为仅对<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗靖国，杨城，袁胜春，
申请(专利权)人：西安诺瓦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61