用于视频帧的空间放大的方法技术

本发明专利技术涉及用于空间放大包括ｐ行和ｑ列像素的原始视频帧的方法，其中ｐ和ｑ是整数。所述放大的方法包括这一步骤：把被看作为在水平、垂直、或同时在这两个方向上的低－低空间子频带（ＬＬ）的原始视频帧进行高通滤波，以便构建分别包括ｐ行和ｑ列像素的高－低（ＨＬ）、低－高（ＬＨ）、和高－高（ＨＨ）虚拟空间子频带的步骤。所述放大的方法还包括这一步骤：对构建的子频带和原始视频帧施加逆小波变换（ＩＷＴ），以得到原始图像的放大的版本的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于空间放大(up-scaling)一个包括p行和q列像素的原始视频帧的方法和设备，其中p和q是整数。本专利技术涉及包括用于实施所述放大方法的程序指令的计算机程序产品。本专利技术例如与必须能够以不同的尺度显示静止图像或图像序列的电视接收机或个人计算机有关。
技术介绍
高清晰度显示器的开发需要使用有效的用于空间放大静止图像或图像序列的方法。传统的放大的方法包括加倍像素和行、利用双线性内插或其它平均技术。然而，这些技术由于粗糙的轮廓的外貌造成放大的图像的质量不佳。即使使用分开的多阶段上变换滤波器，锯齿形的行的问题仍旧存在。其它的放大方法使用离散小波变换，类似于基于小波的压缩算法。它的概念是基于这样的事实，原始图像的前向小波变换导致低-低LL子频带，它包括在水平和垂直方向上的低频信息以及它是所述原始图像的缩小一半的版本。相反，如果原始图像被看作为在前向小波变换以后接收的低-低子频带，则所述原始图像可以通过施加逆小波变换被放大。但为了施加逆小波变换必须构建相应于低-低子频带LL(即原始图像)的高频子频带(即高-低HL、低-高LH、和高-高HH子频带)。美国专利No.6,377,280提出包括构建这些虚拟高频子频带HL、LH、和HH的步骤的放大方法。按照所述方法，原始图像要进行前向小波变换，以得到第一分解水平的HL1、LH1、HH1子频带。然后，来自子频带HL1和LH1的小波系数的数值分别被送到虚拟子频带HL和LH。因为在子频带HL1或LH1中的小波系数的数目是虚拟子频带HL或LH中的数目的四分之一，在HL和LH子频带中的其余的系数按照预定的图案被设置为零。这个现有技术的方法是基于这样的假设，不同的分解水平的小波系数在幅度和正负号上都是非常类似的。然而，这不是总是正确的，并且把来自预定水平的一个子频带(例如HL1)的系数再放置在比起所述预定水平更低的水平的另一个子频带(例如HL)中并不总会提供高的图像质量。而且，这种放大方法是相当复杂的，并需要相当大的计算资源。专利技术概要本专利技术的目的是提出一种比起现有技术的方法更简单的放大的方法。为此，按照本专利技术的放大的方法的特征在于，它包括以下的步骤-把被认为在水平、垂直、或同时在这两个方向上的低-低空间子频带的原始视频帧进行高通滤波，以便构建分别包括p行和q列像素的高-低、低-高、和高-高虚拟空间子频带，-对构建的子频带和原始视频帧施加逆小波变换，以得到原始图像的放大的版本。结果，生成的虚拟空间子频带具有与原始视频相同的尺寸。因此，按照本专利技术的放大的方法对于得到包括p行和q列的数据的虚拟空间子频带，不需要如在现有技术方法中进行的附加步骤，即把具有尺寸(p/2)*(q/2)的第一分解水平的虚拟空间子频带与零系数相组合。而且，通过适当地选择高通滤波器，画面质量得以改进。例如，如果高通滤波器是从与逆小波变换所使用的滤波器相同的小波滤波器族中间选择的，就是这种情形。参考此后描述的实施例，将明白和阐述本专利技术的这些和其它方面。附图简述作为例子，参考附图更详细地描述本专利技术，其中附图说明图1是按照本专利技术的放大的方法的框图，图2是传统的二维逆小波变换的框图，图3A是传统的提升方案的框图，以及图3B是简化的提升方案的框图。专利技术详细说明本专利技术涉及用于空间放大静止图像或视频图像序列的方法和设备。本专利技术是基于把逆离散小波变换(IWT)施加到原始图像，所述图像被看作为低-低LL子频带，以及施加到相应的高频子频带，后者根据原始图像信息被有效地预测。离散小波变换执行图像的边缘特性的高质量近似的能力使得它对于上采样的应用是理想的。图1显示按照本专利技术的放大的方法的一般原理。在所述方法的第一步骤，包括p行和q列像素的原始图像ORI被看作为在虚拟放大的图像经离散前向小波变换后接收的虚拟的低-低LL子频带。此后，从被看作为低-低LL子频带的原始图像通过使用高通滤波HF构建了高频空间子频带(即低-高LH、高-低HL、和高-高HH)。低-高LH子频带包含有关原始图像的水平边缘的信息，高-低HL子频带包含有关垂直边缘的信息，以及高-高HH子频带包含有关对角线边缘的信息。在最后一级，提出的放大的方法包括二维离散逆小波变换IWT，它被应用到原始图像和所构建的高频子频带，以便得到和发送具有原始图像两倍大的行数和列数的像素，即2p行和2q列的像素的放大的图像UPI。图2显示所述二维逆小波变换。所述逆小波变换包括沿垂直y方向对不同的子频带LL、LH、HL和HH进行2倍上采样的第一步骤UP2v。然后，它包括通过使用低通滤波器LP在垂直方向上对被上采样的LL和HL子频带进行低通滤波的步骤LPv。它还包括通过使用高通滤波器HP在垂直方向上对被上采样的LH和HH子频带进行高通滤波的步骤HPv。然后，把经低通滤波的和上采样的LL子频带与经高通滤波的和上采样的LH子频带相加，得到包括2p*q像素的中间的低频帧IL。把经低通滤波的和上采样的HL子频带与经高通滤波的和上采样的HH子频带相加，得到包括2p*q像素的中间的高频帧IH。逆小波变换包括沿水平x方向对中间帧IL和IH进行2倍上采样的第二步骤UP2h。然后，它包括通过使用低通滤波器LP在水平方向上对被上采样的IL帧进行低通滤波的步骤LPh。它还包括通过使用高通滤波器HP在水平方向上对被上采样的IH帧进行高通滤波的步骤HPh。然后，把经低通滤波的和上采样的IL帧与经高通滤波的和上采样的IH帧相加，得到包括2p*2q像素的放大的图像。作为例子，低通滤波器是LP1＝1/2以及高通滤波器是HP1＝1/2。换句话说，当把低通滤波器LP在水平x方向上应用到像素m时，我们有LP1(m)＝(x(m)+x(m+1))/2，以及当在垂直y方向上应用到像素n时，我们有LP1(n)＝(y(n)+y(n+1))/2.同样地，当把高通滤波器HP在水平x方向上应用到像素m时，我们有HP1(m)＝(x(m)-x(m+1))/2以及当在垂直y方向上应用到像素n时，我们有HP1(n)＝(y(n)-y(n+1))/2.本领域技术人员将会看到，本专利技术不限于这对滤波器，而是可以应用其它的滤波器对，诸如，例如，在Antonini等在题目为“ImageCoding Using Wavelet Transform”(使用小波变换的图像编码)，IEEETrans.Image Processing，vol.1，no.2，pp.205-220，April 1992的文章中提出的LP2＝和HP2＝本专利技术提出通过使用高通滤波器从低-低LL子频带构建虚拟高频子频带HL、LH和HH的系数。所述高通滤波器HP在水平方向、垂直方向和两个方向上被应用到原始帧，即LL子频带，以便分别得到HL、LH和HH子频带。按照本专利技术的实施例，高通滤波器从与对于逆小波变换所使用的滤波器相同的小波滤波器族中间进行选择。这提供几乎最佳的与逆小波变换的组合。作为例子，对于在构建步骤中所使用的高通滤波器HP是与相应于在按照本专利技术的放大的方法中使用的逆小波变换的前向小波变换的高通滤波器HPf相同的。更精确地，如果LPf和HPf是前向小波变换的低通和高通滤波器以及LPi和HPi是逆小波变换的低通和高通滤波器，则在频域中它们的关系如下LPi(ω)＝HPf(ω+π)HP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空间放大包括ｐ行和ｑ列像素的原始视频帧的方法，其中ｐ和ｑ是整数，所述放大方法包括以下的步骤：－把被认为在水平、垂直、或同时在这两个方向上的低－低空间子频带（ＬＬ）的原始视频帧进行高通滤波，以构建分别包括ｐ行和ｑ列像素的高－低 （ＨＬ）、低－高（ＬＨ）、和高－高（ＨＨ）虚拟空间子频带，－对构建的子频带和原始视频帧施加逆小波变换（ＩＷＴ），以得到原始图像的放大的版本。

【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：I基伦科，T特尔于克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]