專利名稱：內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法，特別是涉及一種應(yīng)用于一影像數(shù)據(jù)尺寸縮放時用以進(jìn)行內(nèi)插演算的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的日新月異，數(shù)字相機(jī)已取代傳統(tǒng)的單眼像機(jī)或是傻瓜相機(jī)，而成為現(xiàn)代人攝影時的主要工具。由于使用者在拍攝完影像之后，可將數(shù)字相機(jī)中的影像文件傳送到個人計(jì)算機(jī)中，再利用打印機(jī)或是多功能事務(wù)機(jī)進(jìn)行影像(紙本)的輸出，且影像輸出的尺寸還可依據(jù)使用者不同的需求，而進(jìn)行放大或是縮小。因此，利用打印機(jī)或是多功能事務(wù)機(jī)進(jìn)行影像(紙本)輸出的方式，相較于傳統(tǒng)沖洗照片時，使用者還需將膠卷拿到照片沖洗店輸出的方式，對于使用者而言有相當(dāng)大的方便性。
以計(jì)算機(jī)屏幕中的影像文件的尺寸放大為例以作說明，在計(jì)算機(jī)屏幕上所顯示的每一個影像文件都是由一個一個呈矩陣型式排列的像素(pixels)所組成的，而每一個像素皆有其相對應(yīng)的灰階值，以代表不同像素的顏色深淺。
以最簡單的影像尺寸放大處理而言，其放大處理的過程只需將每一個像素間的間距乘上所需放大的倍率，即可得放大后的影像大小。如圖1所示，圖中左側(cè)為原本尺寸為2像素×2像素的影像，而如圖中右側(cè)所示當(dāng)此影像經(jīng)過放大2倍后，將會成為尺寸為4像素×4像素的影像。
但是，依照上述簡單的方法來進(jìn)行影像尺寸的放大時，會發(fā)現(xiàn)經(jīng)過尺寸放大后的影像會有空隙產(chǎn)生，而只有符合縮放后位置的像素才會有灰階值出現(xiàn)，如此一來，則會造成影像放大后的失真。
因此，便有人提出了以內(nèi)插法(Interpolatio)的方式估計(jì)影像放大后不同位置的灰階值，以避免影像尺寸縮放后產(chǎn)生失真的情形。以最簡單的例子來作說明，如圖2所示，已知A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的灰階值大小分別為Pl、P2、P3及P4，若利用線性內(nèi)插的方法來估計(jì)中間任一點(diǎn)P點(diǎn)的灰階值大小時，則其灰階值的計(jì)算如下所示P＝dxdyP1+(1-dx)dyP2+dx(1-dy)P3+(1-dx)(1-dy)P4＝[dxdy(1-dx)dy dx(1-dy)(1-dx)(1-dy)][P1P2P3P4]T＝M[P1P2P3P4]T由上述公式可知P點(diǎn)的灰階值會受到距離較近的點(diǎn)的灰階值的影響較大。而使用者亦可采用其它不同的內(nèi)插法以進(jìn)行P點(diǎn)的灰階值的計(jì)算。
在公知內(nèi)插演算的過程中，所有P點(diǎn)的灰階值計(jì)算過程皆是由硬件架構(gòu)(如乘法器及加法器)來實(shí)現(xiàn)，因此，需耗費(fèi)龐大的硬件資源以進(jìn)行上述運(yùn)算，然而，當(dāng)使用者所采用的內(nèi)插法演算公式越復(fù)雜時，則硬件架構(gòu)需花費(fèi)更多的時間在數(shù)學(xué)運(yùn)算上，而延長了整個影像縮放處理所需的時間。
此外，當(dāng)使用者采用某一種內(nèi)插法的演算公式以進(jìn)行影像中不同位置的灰階值計(jì)算時，通常將此邏輯演算過程制作于一特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)上，以進(jìn)行影像中不同位置像素的灰階值計(jì)算。而當(dāng)使用者要更換不同的內(nèi)插法進(jìn)行像素的灰階值計(jì)算時，則需另外設(shè)計(jì)新的特殊應(yīng)用集成電路，才能以不同的內(nèi)插法進(jìn)行影像中不同像素的灰階值的計(jì)算。
而每一個特殊應(yīng)用集成電路只能適用于一種內(nèi)插法的運(yùn)算，若要使用其它的內(nèi)插法進(jìn)行運(yùn)算時，則需針對不同的內(nèi)插法設(shè)計(jì)新的特殊應(yīng)用集成電路，如此一來，對于使用者而言將造成非常大的負(fù)擔(dān)，降低了使用上的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法，解決現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算交由硬件架構(gòu)來執(zhí)行，不但耗費(fèi)了時間，而且只能適用于一種內(nèi)插法的運(yùn)算，若要使用其它的內(nèi)插法進(jìn)行運(yùn)算時，則需針對不同的內(nèi)插法設(shè)計(jì)新的特殊應(yīng)用集成電路的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)插處理系統(tǒng)，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特點(diǎn)在于，該目標(biāo)像素位于四原始像素所呈的一矩形區(qū)塊內(nèi)，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，而該矩形區(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含有一接收模塊，用以接收四該原始像素所分別對應(yīng)的四該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；一中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值；一判別模塊，依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；及一運(yùn)算器，將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
上述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，當(dāng)采用不同的內(nèi)插法進(jìn)行該目標(biāo)像素的灰階值計(jì)算時，更換不同的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣以進(jìn)行運(yùn)算。
上述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，該運(yùn)算器包含一乘法器及一加法器。
本發(fā)明還提供了一種內(nèi)插處理方法，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特點(diǎn)在于，該目標(biāo)像素位于四原始像素所呈的一矩形區(qū)塊內(nèi)，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，而該矩形區(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含下列步驟接收四該原始像素所分別對應(yīng)的四該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值；依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
上述的內(nèi)插處理方法，其特點(diǎn)在于，該將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值步驟，是由一運(yùn)算器進(jìn)行該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值的內(nèi)積運(yùn)算。
本發(fā)明又提供了一種內(nèi)插處理系統(tǒng)，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特點(diǎn)在于，16個原始像素呈4×4矩陣排列，以形成9個區(qū)塊，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，該目標(biāo)像素位于一中央?yún)^(qū)塊，且該中央?yún)^(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，而各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含有一接收模塊，用以接收16個該原始像素所分別對應(yīng)的16個該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；一中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的16個元素值；一判別模塊，依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；一運(yùn)算器，將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
本發(fā)明又提供了一種內(nèi)插處理方法，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特點(diǎn)在于，16個原始像素呈4×4矩陣排列，以形成9個區(qū)塊，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，該目標(biāo)像素位于一中央?yún)^(qū)塊，且該中央?yún)^(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，而各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含下列步驟接收16個該原始像素所分別對應(yīng)的16個該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的16個元素值；依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
上述的內(nèi)插處理方法，其特點(diǎn)在于，該將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值步驟，是由一運(yùn)算器進(jìn)行該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值的內(nèi)積運(yùn)算。
具體來說，鑒于公知技術(shù)的問題，本發(fā)明的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法應(yīng)用于一影像數(shù)據(jù)的其中一目標(biāo)像素P(destination pixel)的灰階值p的計(jì)算，此影像數(shù)據(jù)經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換，因此，某些像素的灰階值為已知，然而，此目標(biāo)像素P的灰階值p為未知。因此，本發(fā)明的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法借由此目標(biāo)像素P周圍的四個原始像素(original pixel)--A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的灰階值，而求得目標(biāo)像素P的灰階值p。本發(fā)明的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法可適用利用不同的內(nèi)插算法(只需在使用時加載不同內(nèi)插法所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M即可)以求得目標(biāo)像素P的灰階值p，而以下的內(nèi)容將以利用線性內(nèi)插法求得目標(biāo)像素P的灰階值為例以作說明。
在此目標(biāo)像素P周圍的四個原始像素--A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的灰階值大小分別為P1、P2、P3及P4。而由線性內(nèi)插法的公式可知此目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算方法是利用一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M與A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的灰階值(P1、P2、P3及P4)進(jìn)行內(nèi)積而得，其公式如下所示P＝dxdyP1+(1-dx)dyP2+dx(1-dy)P3+(1-dx)(1-dy)P4＝[dxdy(1-dx)dy dx(1-dy)(1-dx)(1-dy)][P1P2P3P4]T＝M[P1P2P3P4]T本發(fā)明首先將此A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的一矩形區(qū)塊劃分為16個次區(qū)塊A11~A44，而每一個次區(qū)塊A11~A44之中央位置分別具有一個中心參考像素R1~R16。接著，利用線性內(nèi)插法的公式求得每一個中心參考像素R1~R16所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的四個元素(element)值，其公式如下M＝[dxdy(1-dx)dy dx(1-dy)(1-dx)(1-dy)]＝[m1 m2 m3 m4]由于每一個中心參考像素R1~R16與A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)之距離皆不相同，因此，每一個中心參考像素R1~R16會對應(yīng)到不同的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M。
之后，判斷此P點(diǎn)是落在16個次區(qū)塊A11~A44中的哪一個運(yùn)算區(qū)塊中，再以此運(yùn)算區(qū)塊所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M與各個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所分別對應(yīng)的四個灰階值(P1、P2、P3及P4)進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，如此一來，即可得到此目標(biāo)像素P之灰階值p。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明的系統(tǒng)將目標(biāo)像素P的灰階值p計(jì)算過程中較為簡單的計(jì)算交由硬件架構(gòu)來執(zhí)行，而較為復(fù)雜的計(jì)算則交由軟件程序來執(zhí)行。如此一來，可通過軟件程序與硬件架構(gòu)的分工，以降低公知內(nèi)插演算過程中進(jìn)行復(fù)雜的內(nèi)插法計(jì)算所需耗費(fèi)的硬件架構(gòu)的資源，以節(jié)省下影像縮放處理所需花費(fèi)的時間。此外，當(dāng)使用者要利用不同的內(nèi)插法進(jìn)行灰階值p的計(jì)算時，可直接加載不同的內(nèi)插法所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M即可，因此，可不需再另行設(shè)計(jì)新的特殊應(yīng)用集成電路，可以大幅增加使用上的靈活性。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。


圖1為公知技術(shù)的影像放大的示意圖；圖2為內(nèi)插處理的示意圖；圖3為將四原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的一矩形區(qū)塊劃分為16個次區(qū)塊A11~A44的示意圖；圖4為本發(fā)明內(nèi)插處理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖5為當(dāng)目標(biāo)像素P落在次區(qū)塊A23的范圍內(nèi)時，則次區(qū)塊A23即為所謂的運(yùn)算區(qū)塊的示意圖；圖6為本發(fā)明內(nèi)插處理方法的方法流程圖；圖7將四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的矩形區(qū)塊劃分為64個次區(qū)塊，以進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算；圖8將四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的矩形區(qū)塊劃分為4個次區(qū)塊，以進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算；及圖9為本發(fā)明的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法可利用此目標(biāo)像素P周圍十六個原始像素以三次內(nèi)插法進(jìn)行此目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算。
其中，附圖標(biāo)記說明如下10 接收模塊20 中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊30 判別模塊40 運(yùn)算器60 區(qū)塊61 中央?yún)^(qū)塊611 次區(qū)塊步驟51 接收模塊接收四個原始像素所分別對應(yīng)的四個灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣步驟52 中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊便依據(jù)所加載的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各個中心參考像素相對于各原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各個中心參考像素分別對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值步驟53 判別模塊會依據(jù)此目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定此目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊步驟54 利用運(yùn)算器將目標(biāo)像素所在的運(yùn)算區(qū)塊的中心參考像素的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四個元素值與各個原始像素所分別對應(yīng)的灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到此目標(biāo)像素的灰階值具體實(shí)施方式
請參考圖4所示，為本發(fā)明內(nèi)插處理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖，此系統(tǒng)應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中的一目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算，通過此目標(biāo)像素P周圍的四個原始像素--A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的灰階值，而求得目標(biāo)像素P的灰階值p，而此目標(biāo)像素P位于四個原始像素--A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所呈的一矩形區(qū)塊之內(nèi)。
此內(nèi)插處理系統(tǒng)包含有一接收模塊10、一中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊20、一判別模塊30及一運(yùn)算器40。
首先，如圖3所示，將四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的矩形區(qū)塊劃分為16個次區(qū)塊A11~A44，而每一個次區(qū)塊A11~A44的中央位置分別具有一個中心參考像素R1~R16。
此接收模塊10用以接收四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所分別對應(yīng)的四個灰階值P1、P2、P3及P4及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M，而此內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的表示方式如下所示M＝[dxdy(1-dx)dy dx(1-dy)(1-dx)(1-dy)]＝[m1 m2 m3 m4]此內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M依據(jù)使用者所采用的內(nèi)插法而有所不同，上述的公式為線性內(nèi)插法所使用的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M，而當(dāng)使用者欲采用不同的內(nèi)插法進(jìn)行灰階值p的計(jì)算時，可加載不同的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M，以進(jìn)行不同內(nèi)插法的運(yùn)算。
由于在上述內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的公式中，需依據(jù)目標(biāo)像素P與四原始像素--A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的相對坐標(biāo)，以及代入dx、dy值的多寡，才能計(jì)算出內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M其所有元素(element)--m1、m2、m3、m4之值。
因此，中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊20會依據(jù)所加載的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M及各個中心參考像素R相對于四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的相對坐標(biāo)，計(jì)算dx、dy值的多寡并代入內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的公式中，以分別計(jì)算出每一個中心參考像素R1~R16所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的四個元素值(m1、m2、m3、m4)。
由于此部份的計(jì)算較為復(fù)雜，因此，是交由軟件程序來進(jìn)行此內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的運(yùn)算，以節(jié)省下利用硬件架構(gòu)執(zhí)行此運(yùn)算所需花費(fèi)的時間。
接著，判別模塊30會依據(jù)此目標(biāo)像素P的坐標(biāo)位置，決定此目標(biāo)像素P所在的運(yùn)算區(qū)塊為哪個。如圖5所示，當(dāng)目標(biāo)像素P落在次區(qū)塊A23的范圍內(nèi)時，則次區(qū)塊A23即為所謂的運(yùn)算區(qū)塊，并以次區(qū)塊A23的中心參考像素R7所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的四個元素值進(jìn)行之后的運(yùn)算。因此，落在同一個次區(qū)塊中的目標(biāo)像素P即會對應(yīng)到相同的灰階值。
最后，利用運(yùn)算器40將目標(biāo)像素P所在的運(yùn)算區(qū)塊(即次區(qū)塊A23)的中心參考像素R7所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的四個元素值，與各個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所分別對應(yīng)的四個灰階值P1、P2、P3及P4進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到此目標(biāo)像素P的灰階值p。
由于此運(yùn)算器40在進(jìn)行內(nèi)積的運(yùn)算時，將兩個矩陣中的元素分別相乘(m1×P1、m2×P2、m3×P3、m4×P4)后再相加(m1×P1+m2×P2+m3×P3+m4×P4)，因此，此運(yùn)算器40需包含乘法器及加法器，以完成此運(yùn)算。
此外，因運(yùn)算器40只進(jìn)行簡單的乘法及加法的運(yùn)算，因此，可降低硬件架構(gòu)計(jì)算時的工作量，同樣可節(jié)省下影像縮放處理所需花費(fèi)的時間。
請參考圖6所示，為本發(fā)明內(nèi)插處理方法第二實(shí)施例的方法流程圖，而在此方法的運(yùn)作過程中提及系統(tǒng)運(yùn)作架構(gòu)的部分請參閱圖4所示，說明如下首先，步驟51，接收模塊接收四個原始像素所分別對應(yīng)的四個灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣。此內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M由使用者自行輸入，因此，當(dāng)使用者變更不同的內(nèi)插法以進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算時，只需加載不同的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M公式即可。
接著，步驟52，中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊便依據(jù)所加載的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各個中心參考像素相對于各原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各個中心參考像素分別對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值。
由于每一個中心參考像素所對應(yīng)的內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M的計(jì)算與dx、dy值有關(guān)，因此，需依據(jù)此目標(biāo)像素P相對于各原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)的相對坐標(biāo)，以得到此內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M。由于內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M內(nèi)的四個元素值m1、m2、m3、m4的計(jì)算較為復(fù)雜，因此，這個步驟便交由軟件程序來執(zhí)行。
之后，步驟53，判別模塊會依據(jù)此目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定此目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊。而落在同一個次區(qū)塊中的目標(biāo)像素P會對應(yīng)到同一個內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣M。
最后，步驟54，利用運(yùn)算器將目標(biāo)像素所在的運(yùn)算區(qū)塊的中心參考像素之內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四個元素值與各個原始像素所分別對應(yīng)的灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到此目標(biāo)像素的灰階值。由于這個步驟的運(yùn)算只牽涉簡單的乘法及加法運(yùn)算，因此，此運(yùn)算器30中需包含一乘法器及一加法器，以進(jìn)行兩矩陣的內(nèi)積運(yùn)算，進(jìn)而求得此目標(biāo)像素P的灰階值p。
此矩形區(qū)塊中所劃分的次區(qū)塊數(shù)目的多寡是依據(jù)使用者所需的精確度而定，請參考圖7所示，是將四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的矩形區(qū)塊劃分為64個次區(qū)塊，以進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算，當(dāng)次區(qū)塊的數(shù)目越多時，則所得的目標(biāo)像素P的灰階值p也會越準(zhǔn)確，但相對地，進(jìn)行內(nèi)插處理所需花費(fèi)的時間也越長；相反地，請參考圖8所示，是將四個原始像素A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)所構(gòu)成的矩形區(qū)塊劃分為4個次區(qū)塊，以進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算，當(dāng)次區(qū)塊的數(shù)目越少時，則所得的目標(biāo)像素P的灰階值p的精確度較低，但相對地，可節(jié)省內(nèi)插處理所需花費(fèi)的時間。使用者可依據(jù)不同的需求，而選擇所需的精確度。
此外，請參考圖9所示，本發(fā)明的內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法可利用此目標(biāo)像素P周圍更多的原始像素A~P的灰階值P1~P16(十六個原始像素)，以三次內(nèi)插法(cubic interpolation)進(jìn)行此目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算，這16個原始像素A點(diǎn)~P點(diǎn)系呈4×4矩陣排列，以形成九個區(qū)塊60，而每一個原始像素A點(diǎn)~P點(diǎn)分別對應(yīng)于一灰階值P1~P16，此目標(biāo)像素P是位于一中央?yún)^(qū)塊61的范圍內(nèi)，且中央?yún)^(qū)塊61可依據(jù)使用者的需求而劃分為數(shù)個次區(qū)塊611，而每一個次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素(圖中未示)。
此目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算方法則是利用三次內(nèi)插法的一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣Mnm與A點(diǎn)~P點(diǎn)的灰階值(P1~P16)進(jìn)行內(nèi)積而得，其公式如下所示Anm=MnmP1P2...P15P16,n=1~4,m=1~4]]>M11＝[ma11mb11mc11md11…mq11]1x16M12＝[ma12mb12mc12md12…mq12]1x16M44＝[ma44mb44mc44md44…mq44]1x16其中，此ma11、mb11、mc11…mq11是代表M11中的16個元素值，ma12、mb12、mc12…mq12是代表M12中的16個元素值，以此類推。
此目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算方法與上述線性內(nèi)插法雷同，只是原始像素A點(diǎn)~P點(diǎn)的數(shù)目增加，而改以三次內(nèi)插法進(jìn)行目標(biāo)像素P的灰階值p的計(jì)算，所以，在此不再贅述。當(dāng)然，所采用的原始像素的數(shù)目越多，則其精確度會越準(zhǔn)確，相對地，所需進(jìn)行運(yùn)算的時間也越久。因此，使用者可自行選擇所需的精確度，而算出所需目標(biāo)像素P的灰階值p。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；凡是依本發(fā)明所作的等效變化與修改，都被本發(fā)明的專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)插處理系統(tǒng)，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特征在于，該目標(biāo)像素位于四原始像素所呈的一矩形區(qū)塊內(nèi)，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，而該矩形區(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含有一接收模塊，用以接收四該原始像素所分別對應(yīng)的四該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；一中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值；一判別模塊，依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；及一運(yùn)算器，將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)采用不同的內(nèi)插法進(jìn)行該目標(biāo)像素的灰階值計(jì)算時，更換不同的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣以進(jìn)行運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特征在于，該運(yùn)算器包含一乘法器及一加法器。
4.一種內(nèi)插處理方法，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特征在于，該目標(biāo)像素位于四原始像素所呈的一矩形區(qū)塊內(nèi)，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，而該矩形區(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含下列步驟接收四該原始像素所分別對應(yīng)的四該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的四元素值；依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；及將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)插處理方法，其特征在于，該將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值步驟，是由一運(yùn)算器進(jìn)行該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的四該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值的內(nèi)積運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)插處理方法，其特征在于，該運(yùn)算器包含一乘法器及一加法器。
7.一種內(nèi)插處理系統(tǒng)，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特征在于，16個原始像素呈4×4矩陣排列，以形成9個區(qū)塊，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，該目標(biāo)像素位于一中央?yún)^(qū)塊，且該中央?yún)^(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，而各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含有一接收模塊，用以接收16個該原始像素所分別對應(yīng)的16個該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；一中心像素轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)，計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的16個元素值；一判別模塊，依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；及一運(yùn)算器，將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)采用不同的內(nèi)插法進(jìn)行該目標(biāo)像素的灰階值計(jì)算時，更換不同的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣以進(jìn)行運(yùn)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)插處理系統(tǒng)，其特征在于，該運(yùn)算器包含一乘法器及一加法器。
10.一種內(nèi)插處理方法，應(yīng)用于一經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值的計(jì)算，其特征在于，16個原始像素呈4×4矩陣排列，以形成9個區(qū)塊，各該原始像素分別對應(yīng)于一灰階值，該目標(biāo)像素位于一中央?yún)^(qū)塊，且該中央?yún)^(qū)塊劃分為多個次區(qū)塊，而各該次區(qū)塊的中央分別具有一中心參考像素，包含下列步驟接收16個該原始像素所分別對應(yīng)的16個該灰階值及一內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣；依據(jù)所加載的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣及各該中心參考像素相對于各該原始像素的相對坐標(biāo)計(jì)算各該中心參考像素分別對應(yīng)的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣的16個元素值；依據(jù)該目標(biāo)像素的坐標(biāo)位置，決定該目標(biāo)像素所在的一運(yùn)算區(qū)塊；及將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)插處理方法，其特征在于，該將該目標(biāo)像素所在的該運(yùn)算區(qū)塊中該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算，以得到該目標(biāo)像素的灰階值步驟，是由一運(yùn)算器進(jìn)行該中心參考像素的該內(nèi)插轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)的16個該元素值與各該原始像素所分別對應(yīng)的該灰階值的內(nèi)積運(yùn)算。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)插處理方法，其特征在于，該運(yùn)算器包含一乘法器及一加法器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)插處理系統(tǒng)及其方法，應(yīng)用于一影像數(shù)據(jù)中一目標(biāo)像素灰階值計(jì)算，其特點(diǎn)在于此系統(tǒng)將目標(biāo)像素的灰階值計(jì)算過程中較為復(fù)雜的計(jì)算則交由軟件程序來執(zhí)行，而較為簡單的計(jì)算交由硬件架構(gòu)(運(yùn)算器)來執(zhí)行，通過軟件程序與硬件架構(gòu)的分工，以降低公知內(nèi)插演算過程中進(jìn)行復(fù)雜的內(nèi)插法計(jì)算所需耗費(fèi)的硬件架構(gòu)的資源，并可節(jié)省下影像縮放處理所需花費(fèi)的時間。
文檔編號G06T3/40GK1691062SQ200410031098
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者林哲生, 毛清龍 申請人:德鑫科技股份有限公司