一种改进的数字图像缩放方法技术

一种改进的数字图像缩放方法，包括根据对目标图像方向和强度检测的结果确定一个插值滤波器对原始图像进行处理得到目标像素值，其特征在于所述插值滤波器由相对平滑的插值滤波器和相对锐利的插值滤波器分别根据其对应的权重修正后相加复合而成，所述方向和强度检测包括分别计算水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值，对水平缩放和垂直缩放分别根据四个方向的SAD值计算水平边缘置信度和垂直边缘置信度，对水平缩放和垂直缩放分别按水平边缘置信度越高以及垂直边缘置信度越高，权重越大的原则设定相对平滑的插值滤波器的权重，本发明专利技术解决了插值法缩放长期以来无法克服的边缘锯齿和边缘模糊问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及到数字图像的缩放技术，其属于数字图像处理领域类。
技术介绍
图像缩放(image scaling)是数字图像处理的基本技术之一。它是指对数字图像的宽高进行调整的过程。图像缩放可以通过两次缩放即水平缩放和垂直缩放来实现。水平缩放改变图像水平像素数量，垂直缩放改变图像垂直像素的数量。如图像从640(宽)X480(高)(宽高比为4:3)到1920X1080 (宽高比为16:9)，可以先进行垂直缩放将图像放大到640 X 1080，然后通过水平缩放将图像像素从640X1080调整到1920X1080。这两次缩放的算法原理是相同的。在图像缩放中有一个重要的问题就是缩放过程中图像边缘处理的问题，所述图像边缘指的是图像中物体与图像中其它物体或背景间的分界线，如果这分界线平行于水平轴线我们定义为水平边缘，如果这分界线垂直于水平轴线我们定义为垂直边缘。在现有技术中，数字图像缩放方法有最近邻方法、双线性插值方法、双三次插值等。最近邻插值比较简单，容易实现，但该方法会在结果图像中产生有明显的边缘锯齿。双线性插值法具有平滑功能，能有效地克服最近邻法的不足，但会使图像细节和边缘变模糊。双三次插值能提供了较好的折衷，但没有完全有效地解决边缘锯齿和边缘模糊问题，这是插值缩放最大的问题。为了最终解决数字图像缩放过程中产生的边缘锯齿和边缘模糊，亦有学者提出过基于边缘检测的缩放方法，其要点是先检测图像的亚像素边缘，然后对边缘像素和非边缘像素分别进行插值。对于边缘像素，进行基于曲线拟合的插值。而对非边缘像素，进行双线性插值。此方法的缩放效果依赖于亚像素边缘检测结果的好坏。而亚像素边缘检测方法(如Canny边缘检测方法)不仅非常复杂，而且往往难以得到稳定的检测结果。依以上所述，显然现有技术有进一步改进的必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以克服现有技术存在的问题。本专利技术的，包括对目标图像对应的原始图像进行方向和强度检测，然后根据方向和强度检测的结果确定一个插值滤波器对原始图像进行处理得到目标像素值，其特征在于所述插值滤波器为复合插值滤波器，其由相对平滑的插值滤波器和相对锐利的插值滤波器分别根据其对应的权重修正后相加复合而成，所述方向和强度检测包括以与目标像素点对应的原始图像像素点为中心取nXn个像素点，分别计算水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值(方向绝对差之和)，对水平缩放根据四个方向的SAD值计算水平边缘置信度，对于垂直缩放根据四个方向的SAD值计算垂直边缘置信度，对水平缩放按水平边缘置信度越高，权重越大的原则基于水平边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重，对于垂直缩放，按垂直边缘置信度越高，权重越大的原则基于垂直边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重，相对平滑的插值滤波器定义为filter_sm00th，相对锐利的插值滤波器定义为filter_sharp,复合滤波器定义为filter_intel,相对平滑的插值滤波器权重定义为w_smooth,则: filter_intel =(w_smooth) Xfilter_smooth+ (1- w_smooth) Xfilter_sharp 其中 O < w_smooth ^ I。作为优选，所述水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值计算方向SAD的计算，水平方向的SAD定义为SAD_H，垂直方向的SAD定义为SAD_V，对角线方向的SAD定义为SAD_D,反对角线方向的SAD定义为SAD_A，所述SAD_H为nXn个像素点中行相邻像素点像素值绝对差之和,SAD_V为η X η个像素点中列相邻像素点像素值绝对差之和,SAD_D为η X η个像素点中对角线相邻像素点像素值绝对差之和，SAD_A为η X η个像素点中反对角线相邻像素点像素值绝对差之和。作为前述优选方案的进一步优先之一，在原始图像是RGB图像的情况下，取RGB图像的Y分量(灰度值)分别计算所述水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值； 作为前述优选方案的进一步优选之二，在原始图像是RGB图像的情况下，分别计算RGB三个通道的水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值，分别取它们中的最大值作为当前目标像素点的水平方向、垂直方向、对角线方向以及反对角线方向的SAD值。作为进一步优选，对于水平缩放，所述水平边缘置信度为w_dir ；所述 w_dir = min (I, max (O, k_p X w_dir_p — k_n X w_dir_n))； 其中: w_dir为水平边缘置信度； w_dir_p为水平边缘正置信度； w_dir_n为水平边缘负置信度； k_p>0为正因素调整系数； k_n>0为负因素调整系数； 其中: 水平边缘正置信度w_dir_p为max (O, SAD_V_SAD_H)； 水平边缘负置信度 w_dir_n 为 w_dir_n0+w_dir_nl+w_dir_n2+w_dir_n3 ； 其中:w_dir_n0 = min_SAD，w—dir—ηI = avg—SAD，w_dir_n2 = max(0，SAD—H_min—SAD)， w_dir_n3 = min( max(0，SAD—A-SAD—V)， max(0，SAD—D-SAD—V)) 其中: 所述min_SAD为水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD的最小值； 所述avg_SAD为水平、 垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD的均值； 本优选方案，给出了通过水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值计算水平边缘置信度的一种方法，对于任何一幅图像来说，一般会存在平行于水平方向的水平边缘以及垂直于水平方向的垂直边缘，在通过水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值计算水平边缘置信度的函数关系式中，我们限定了当目标像素点对应原始图像中的水平边缘或者近水平方向的边缘时，水平边缘置信度较大，如果对应原始图像中的垂直边缘或者近垂直方向边缘时，水平边缘置信度较小； 作为优选，对于水平缩放，所述相对平滑的插值滤波器权重w_sm00th依据下式得到: w_smooth = min (I, kX ( w_dir 'alpha)), 其中，k>=l, alpha>=l均为变换调整参数,所述w_dir ~alpha我们称之为水 平变换函数，其意义在于当水平边缘置信度较小的时候，此时不大可能是水平边缘，可以将平滑滤波器权重进一步降低，使复合滤波器filter_intel更倾向于相对锐利滤波器；当水平边缘置信度较大的时候，此时是比较可靠的水平边缘，将相对平滑滤波器权重进一步提高，使复合滤波器filter_intel更倾向于相对平滑滤波器。作为进一步优选，对于垂直缩放，定义所述垂直边缘置信度为v_dir ；所述 v_dir = min (I, max (O, k_p X v_dir_p — k_nXv_dir_n))； 其中: v_dir为垂直边缘置信度； v_dir_p为垂直边缘正置信度； v_dir_n为垂直边缘负置信度； k_p>0为正因素调整系数； k_n>0为负因素调整系数； 其中: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的数字图像缩放方法，包括对目标图像对应的原始图像进行方向和强度检测，然后根据方向和强度检测的结果确定一个插值滤波器对原始图像进行处理得到目标像素值，其特征在于所述插值滤波器为复合插值滤波器，其由相对平滑的插值滤波器和相对锐利的插值滤波器分别根据其对应的权重修正后相加复合而成，所述方向和强度检测包括以与目标像素点对应的原始图像像素点为中心取n×n个像素点，分别计算水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值，对水平缩放根据四个方向的SAD值计算水平边缘置信度，对于垂直缩放根据四个方向的SAD值计算垂直边缘置信度，对水平缩放按水平边缘置信度越高，权重越大的原则基于水平边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重，对于垂直缩放，按垂直边缘置信度越高，权重越大的原则基于垂直边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重。

【技术特征摘要】
1.一种改进的数字图像缩放方法，包括对目标图像对应的原始图像进行方向和强度检测，然后根据方向和强度检测的结果确定一个插值滤波器对原始图像进行处理得到目标像素值，其特征在于所述插值滤波器为复合插值滤波器，其由相对平滑的插值滤波器和相对锐利的插值滤波器分别根据其对应的权重修正后相加复合而成，所述方向和强度检测包括以与目标像素点对应的原始图像像素点为中心取nXn个像素点，分别计算水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值，对水平缩放根据四个方向的SAD值计算水平边缘置信度，对于垂直缩放根据四个方向的SAD值计算垂直边缘置信度，对水平缩放按水平边缘置信度越高，权重越大的原则基于水平边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重，对于垂直缩放，按垂直边缘置信度越高，权重越大的原则基于垂直边缘置信度设定相对平滑的插值滤波器的权重。2.根据权利要求1所述的一种改进的数字图像缩放方法，其特征在于相对平滑的插值滤波器定义为filter_smooth,相对锐利的插值滤波器定义为f ilter_sharp,复合滤波器定义为filter_intel,相对平滑的插值滤波器权重定义为w_smooth,则:3.根据权利要求2所述的一种改进的数字图像缩放方法，其特征在于所述水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值计算方向SAD的计算，水平方向的SAD为η X η个像素点中行相邻像素点像素值绝对差之和，垂直方向的SAD为ηXη个像素点中列相邻像素点像素值绝对差之和，对角线方向的SAD为ηXη个像素点中对角线相邻像素点像素值绝对差之和，反对角线方向的SAD为nXn个像素点中反对角线相邻像素点像素值绝对差之和。4.根据权利要求3所述的一种改进的数字图像缩放方法，其特征在于在原始图像是RGB图像的情况下，取RGB图像的Y分量(灰度值)分别计算所述水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值。5.根据权利要求3所述的一种改进的数字图像缩放方法，其特征在于在原始图像是RGB图像的情况下，分别计算RGB三个通道的水平、垂直、对角线、反对角线四个方向的SAD值，分别取它们中的最大值作为当前目标像素点的水平方向、垂直方向、对角线方向以及反对角线方向的SAD值。6.根据权利要求3所述的一种改进的数字图像缩放方法，其特征在于对于水平缩放，所述水平边缘置信度为w_dir ；所述 w_dir = min (I, max (O, k_p X w_dir_p - k_nXw_dir_n))； 其中: SAD_H为水平方向的SAD ； SAD_V为垂直方向的SAD ；S AD_DS对角线方向的SAD ； SAD_A为反对角线方向的SAD ； w_dir为水平边缘置信度； w_dir_p为水平边缘正置信度； w_dir_n为水平边缘负置信度； k_p>0为正因素调整系数；k_n>0为负...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳平，黄海东，
申请(专利权)人：深圳市晶日盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：