用于多维图像增强的系统和方法技术方案

一种增强多维图像数据的方法，包括：　　　　扫描多个维度中的图像数据；以及　　　　对于多个维度中的每一维，执行一个次抽样操作以减少多个维度中的每一维中的图像数据量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多维图像处理，尤其涉及图像数据的增强。
技术介绍
图像系统在许多不同的应用中扮演着各式各样重要的角色。例如，医学成像应用，比如内窥镜检查、荧光检查、X-射线、关节内窥镜检查和显微外科应用，正在帮助挽救生命和增进建康。工业应用，比如能够检测一条装配流水线上的极微小错误的部件检查系统，正在导向增大的产量和效率。多种军事和法律实施应用在利用着成像技术来进行目标获取、监视、夜视等等。甚至消费者应用也在利用着高级的视频成像技术来产生提升的娱乐体验，例如由高清晰度电视(HDTV)提供的改良的图片质量。虽然在视频成像
已经有了许多进步，但是常规的视频成像系统仍忍受着影响所产生的视频影象的质量和有效性的缺陷。例如，用不受控制的照明生成的视频图像通常包含重要的但是不十分明显的低对比度细节，图像中的大动态范围变化可能使这些细节变得对观看者的视觉来说模糊。无法或难以感知这种低对比度细节在要求迅速响应被呈现的图像或者根据被呈现的图像做出快速决定的情况下都是有害的。多种技术已经被应用于增强视频影象。这些技术包括实时应用的图像滤波。现在，常规实时滤波技术可以作为由数目相对较少的图像像素组成的核(例如3×3像素核或7×7像素核)上的数字卷积来实现。这些技术可以用高通滤波来强调相对于被使用的核的尺寸来说较小的细节。但是，使用这种小核可实现的改进通常是有限的。研究表明显著较大的核在实现有意义的视频增强上有效得多。不幸的是，用常规技术实时执行大核卷积所要求的处理开销在数字信号处理技术的当前状态下是令人望而却步的。
技术实现思路
一种多维数据增强系统在多维中使用大核卷积技术来实时改进图像数据。该多维数据增强系统能够实时执行大核处理，因为所要求的处理开销被显著降低了。处理开销的降低是通过多维滤波、抽取和处理的使用来实现的，其中多维滤波、抽取和处理的使用降低了在操作的特定阶段需要处理的数据量，但仍提供同样的有益的图像增强。在本专利技术的另一方面中，该增强系统能够通过在空白区域中插入虚构的空白数据来在处理靠近一个图像帧的边缘的一个像素时降低周围图像帧中的象素的效果以及空白数据的效果。本专利技术的这些和其他特征、方面和实施例在以下题为“具体实施方式”的部分中描述。附图说明本专利技术的特征、方面和实施例是联合附图被描述的，附图中图1是描绘一个典型的图像数据显示的图；图2是描绘根据本专利技术的一个实施例的图像数据的滤波和抽取的图； 图3是描绘根据本专利技术的一个实施例对图2的滤波和抽取后的图像数据进行插值的图；图4是描绘可以成为类似图2和3那样的滤波、抽取和插值的主题的一个3维图像的图；图5是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例的用于在一维中对图像数据进行滤波和抽取的一个示例电路的图；图6是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例的用于在一个第二维中对图5的图像数据进行滤波和抽取的一个示例电路的图；图7是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例的用于对图6的图像数据进行插值的一个示例电路的图；图8是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例的用于对图7的图像数据进行插值的一个示例电路的图；图9是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例应用一个相对小核的滤波器来输入数据以生成一个去锐掩模的图，其中该掩模可用于生成输入数据的一个增强的版本；图10是描绘根据这里描述的系统和方法的一个实施例应用一个大核滤波器来输入数据以生成一个甚至更平滑的去锐掩模的图，其中该掩模可用于生成输入数据的一个增强的版本；图11A是描绘表示输入图像数据的一条曲线的图；图11B是描绘表示根据图11A的图像数据生成的一个去锐掩模的一条曲线的图；图11C是描绘表示图11A的曲线和图11B的曲线之间的放大的差异的一条曲线的图；图11D是描绘表示根据图11A的图像数据生成的另一个去锐掩模的一条曲线的图；图11E是描绘表示图11A的曲线和图11D的曲线之间的放大的差异的一条曲线的图；图11F是描绘表示图11B的曲线和图11D的曲线之间的放大的差异的一条曲线的图；图12是描绘一个典型电缆系统的图，该电缆系统由根据本专利技术的一个实施例的配置的一个视频增强设备构成；图13是描绘一个典型NTSC视频图像显示的图；图14是描绘一个典型HDTV视频图像显示的图；以及图15是描绘根据这里描述的系统和方法用于创建虚构空白区域的一个示例电路的图。具体实施例方式以下描述的系统和方法大体上是联系一个二维视频图像系统来描述的；但是，应该理解所描述的系统和方法不限于涉及视频图像系统或只包含二维的图像处理系统的应用。例如，这里描述的滤波技术也可用于数据储存和数据压缩方案。图1是描绘一个典型视频图像显示100的图。该图像由多个排列在行102和列104中的像素构成。在最常规的例如光栅化的视频成像系统中，这些像素在水平和垂直维度上都被扫描。在一个常规系统中通常难以提供有意义的视频图像增强。实时校正或增强技术确实存在，但是许多这样的常规技术使用了全局方法。换句话说，一幅输入图像上的一个给定强度的所有点必须被映射到相同的对应的输出强度。当正确应用时，这种技术可以选择性地帮助扩大某些图像区域中的细微细节；但是，这样的方法也经常导致不合需要的副作用，比如其他宽阔的明亮或黑暗区域的饱和，这导致了这些区域中细节的丢失。为了提供增强并且避免某些先前遇到的缺点，相对小核的处理技术已经通过一个卷积过程被用于非全局类型的增强，该卷积过程根据一个输入图像生成一个滤波后的输出图像，其中输出图像中的每个像素是通过考虑围绕该对应像素的一个区域中的多个输入图像像素值而产生的，其中该区域被所述核尺寸所定义。在卷积过程中，在围绕并包括一个感兴趣的像素的一个区域中的像素值被各自乘以一个系数，该系数是所谓的“卷积”核中的对应元素，然后这些乘积被加起来以便为这个感兴趣的像素生成一个滤波后的输出值。卷积处理的结果是输入数据的一个低通滤波后的版本，或者一个“去锐掩模(un-sharp mask)”。分配给核的元素的系数值能够被配置，以便设置所执行的低通滤波器操作的截止点。为了增强原始图像数据，可以从原始图像数据中减去去锐掩模，这将产生输入数据的一个高通版本。然后输入数据的高通版本可以被放大或者增强，然后可以与原始数据重新结合。结果可以是原始数据增强或锐化。但是，通常定义能一步完成低通滤波和从原始数据中减去的系数更容易。这样，只要将数据通过单一一个滤波步骤就能生成增强的数据。但是由于滤波器变得更复杂，真正可行的只有将这种一步滤波技术应用到一个有限的核尺寸，即一个3×3像素核或一个7×7像素核。小核缓冲技术比全局技术要求更多的处理开销。从而缓冲和处理开销要求将常规的基于核的方法限于相对小的核尺寸。但是，如上文所提到的，小核操作产生了有限的增强。较大核的操作可以产生更大的增强，但是正如上文所说明的，大核尺寸所要求的开销传统上被证明为是令人望而却步的。但是，如下文说明的那样，这里描述的系统和方法可以允许在没有困扰常规系统的额外开销的情况下使用大核尺寸来实时增强视频图像。此外，可以在多维空间中提供增强，即具有(N)维的空间，其中N＝2，3，4，...n。简要地说，这里描述的系统和方法利用了大多数图像数据存在于低频这一事实。因此，数据可以被低通滤波以降低在每个维度中处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·G·赫尔，特伦斯·J·科尔曼，
申请(专利权)人：数码影像公司，
类型：发明
国别省市：