專利名稱：基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)，特別是增強(qiáng)圖像清晰度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖像清晰度增強(qiáng)方法原理都是提升圖像高頻分量，達(dá)到增強(qiáng)細(xì)節(jié)或邊緣的效果， 傳統(tǒng)方法有兩種， 一種是反銳化掩模(imsharp masking),即圖像信號通過一組高通濾波 器得到高頻分量后，乘上增益因子，然后與被分離出的低頻分量相加，這種方法主要 增強(qiáng)高頻分量的幅值。另一種方法為瞬態(tài)增強(qiáng)，包括對亮度瞬態(tài)增強(qiáng)和色度瞬態(tài)增強(qiáng)， 目的都是想讓圖像中緩慢變化的邊緣變成更加陡峭變化的邊緣，從而在視覺上感覺邊 緣銳利，這種方法增加圖像信號的高頻。瞬態(tài)增強(qiáng)通常采取"勾邊"的方法，即在邊 緣的原始象素上疊加上"勾邊"信號來讓邊緣更陡峭，"勾邊"信號通常用邊緣相鄰象 素二階導(dǎo)來計算得出。
現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下問題沒有考慮到輸入圖像發(fā)生縮放的情況，輸入圖像發(fā) 生縮放在圖像處理中是經(jīng)常遇到的情況?，F(xiàn)有技術(shù)在出現(xiàn)圖像發(fā)生縮放情況時，特別 是圖像放大時，處理后的圖像邊緣會更加緩慢，圖像會更加模糊。另外，現(xiàn)有技術(shù)不 可避免的帶來過沖，視覺上邊緣兩側(cè)會出現(xiàn)黑邊或者白邊，而且細(xì)線增強(qiáng)后會變粗甚 至有雙線效應(yīng)。同時，因為對于處在高頻分量中的噪聲也同樣被增強(qiáng)，故即使在處理 后圖像的平坦區(qū)域，噪聲現(xiàn)象也較明顯。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有圖像清晰度增強(qiáng)技術(shù)存在的不能有效處理圖像縮放的問題，本發(fā)明 提供了基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，可以在輸入圖像發(fā)生縮放的情況下有效 增強(qiáng)圖像的清晰度。
本發(fā)明的另一目的是提供實現(xiàn)上述圖像清晰度增強(qiáng)方法的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法包括以下步驟通過濾波獲取待處理像素屬 性值的頻率分量，濾波采用低通濾波或帶通濾波，低通濾波的截止頻率隨待處理圖像
5縮放因子的增大而減小；帶通濾波的帶通上限截止頻率和下限截止頻率隨待處理圖像 縮放因子的增大而減?。粚ι鲜霾襟E獲得的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理；瞬態(tài)增強(qiáng)處 理后的頻率分量與被分離出的待處理像素屬性值的其他頻率分量合并實現(xiàn)圖像清晰度增強(qiáng)。
所述低通濾波為高斯低通濾波，采用下述公式
1 -^T
Gauss (x) = ^—— g 2(72 ，
其中，Gauss(x)為低通濾波得到的低頻分量，x為輸入的待處理像素的屬性值，o的取 值隨所述縮放因子的增大而減小。
在瞬態(tài)增強(qiáng)處理前還包括邊緣檢測步驟，檢測待處理像素是否屬于邊緣；對邊緣 像素的所述頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
所述瞬態(tài)增強(qiáng)處理包括如下步驟
A、獲取待處理像素所述頻率分量的一階差分Fst;設(shè)待處理像素所述頻率分量為
Ylow,待處理像素左側(cè)或上方的像素的所述頻率分量Ylow一left，待處理像素右側(cè)或下方
的像素的所述頻率分量Ylow一right，待處理像素所述頻率分量的二階差分Sec =
Ylow—left-2 X Ylow +Ylow—righ;
I Weight Fstx|Fst| +Weight Sec x|Sec|| ,、丄 增益因子Gain =-^~^~^~~~^~^^^ ，式中Weight—Fst，
Strenth — C +1 Weight—Fst x |Fst| + Weight—Sec x |Sec||
Weight—Sec為試驗得出的加權(quán)值，Strenthj:為試驗得出的增益強(qiáng)度隨縮放因子增加而 減少；
B、 計算待處理像素及鄰近若干像素的所述頻率分量的最大值Max_L0W和最小值 Min一Low;
C、 如果Sec為正數(shù)，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow_temp = YLow-GainX (YLow - Min—Low);
如果Sec為負(fù)數(shù)，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow + GainX (Max—Low - YLow);
如果Sec為0，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow。
在瞬態(tài)增強(qiáng)處理前還包括景深判斷步驟，判斷待處理像素是否屬于圖像遠(yuǎn)景像素， 對圖像遠(yuǎn)景像素不進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理，對非圖像遠(yuǎn)景像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
在瞬態(tài)增強(qiáng)處理后還包括過沖抑制步驟瞬態(tài)增強(qiáng)處理的所述頻率分量與待處理
6像素的其他頻率分量合并后的信號Yout作為過沖抑制的輸入；在待處理像素的臨近區(qū) 域內(nèi)得到原始屬性值的最大值與最小值，如果待處理像素所述屬性值Yout大于所述最 大值，則過沖抑制的處理結(jié)果等于所述最大值；如果Yout小于所述最小值，則過沖抑 制的處理結(jié)果等于所述最小值；其余情況過沖抑制的處理結(jié)果等于所述頻率分量與待 處理像素屬性值的其他頻率分量合并的結(jié)果。
基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法還包括銳化步驟瞬態(tài)增強(qiáng)處理的所述頻率 分量與待處理像素屬性值的其他頻率分量合并后的信號或過沖抑制步驟處理后輸出的 結(jié)果作為銳化步驟的輸入，通過高通濾波器獲取所述輸入的高頻分量和低頻分量，所 述高通濾波器的截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減少；判斷待處理像素是否 為邊緣像素；若待處理像素為邊緣像素，則該待處理像素不進(jìn)行銳化步驟處理；若待 處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量絕對值小于等于預(yù)定值，則認(rèn)為該高頻分量 為噪聲并進(jìn)行相應(yīng)處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量絕對值大于預(yù) 定值，則對待處理像素進(jìn)行銳化處理；處理后的高頻分量與所述輸入的低頻分量合并。
基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)裝置包括順序連接的頻率分量分離模塊1、瞬態(tài)增 強(qiáng)模塊及頻率分量合并模塊；頻率分量分離模塊通過濾波獲取待處理像素屬性值的頻 率分量，濾波采用低通濾波或帶通濾波，低通濾波的截止頻率隨待處理圖像縮放因子 的增大而減??；帶通濾波的帶通上限截止頻率和下限截止頻率隨待處理圖像縮放因子 的增大而減??；瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對頻率分量分離模塊獲得的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理; 頻率分量合并模塊用于將瞬態(tài)增強(qiáng)處理后的頻率分量與被分離出的待處理像素屬性值 的其他頻率分量合并。
所述頻率分量分離模塊為高斯低通濾波模塊。
圖像清晰度增強(qiáng)裝置還包括邊緣檢測模塊，邊緣檢測模塊與頻率分量分離模塊和 瞬態(tài)增強(qiáng)模塊連接；邊緣檢測模塊檢測待處理像素是否屬于邊緣，如果判斷待處理像 素為邊緣像素則觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該待處理像素的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
圖像清晰度增強(qiáng)裝置還包括景深判斷模塊，景深判斷模塊與頻率分量分離模塊和 瞬態(tài)增強(qiáng)模塊連接；景深判斷模塊用于判斷待處理像素是否屬于圖像遠(yuǎn)景像素，對判 斷為圖像遠(yuǎn)景像素則禁止瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該待處理像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
圖像清晰度增強(qiáng)裝置還包括過沖抑制模塊，過沖抑制模塊與頻率分量合并模塊連 接；過沖抑制模塊以頻率分量合并模塊的輸出結(jié)果作為輸入；在待處理像素的臨近區(qū) 域內(nèi)得到所述輸入的最大值與最小值，如果當(dāng)前處理像素所述輸入值Yout大于所述最大值，則Y0Ut等于所述最大值；如果Y0Ut小于所述最小值，則Y0Ut等于所述最小值;
其余情況保持Yout不變。
圖像清晰度增強(qiáng)裝置還包括銳化模塊，銳化模塊通過高低頻分離模塊與頻率分量 合并模塊或過沖抑制模塊連接，頻率分量合并模塊或過沖抑制模塊向高低頻分離模塊
輸入信號，銳化模塊還與高低頻分量合并模塊連接；高低頻分離模塊對所述輸入信號 處理獲取該信號的高頻分量，獲取的高頻分量的值隨待處理圖像縮放因子的增大而增 加；銳化模塊判斷待處理像素是否為邊緣像素；若待處理像素為邊緣像素，則該待處 理像素不進(jìn)行銳化步驟處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量小于等于 預(yù)定值，則認(rèn)為該高頻分量為噪聲并進(jìn)行相應(yīng)處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲 得的高頻分量大于預(yù)定值，則對待處理像素進(jìn)行銳化處理；銳化模塊處理后的高頻分 量與高低頻分離模塊獲得的低頻分量合并。 本發(fā)明的技術(shù)效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的圖像清晰度增強(qiáng)方法考慮到了圖像縮放對清晰度增強(qiáng) 的影響，并采取相應(yīng)手段消除了該影響。對接收到的圖像信號進(jìn)行放大在實際應(yīng)用中 非常普遍，由于圖像縮小時處理手段相對簡單，處理結(jié)果不會降低原始圖像的清晰度， 圖像放大時，放大的結(jié)果往往會造成圖像模糊，這是因為從頻率域角度講，放大實際 是將原始圖像進(jìn)行了低通濾波，放大的圖像的頻率帶寬會比原始圖像的窄，傳統(tǒng)清晰 度增強(qiáng)方法并沒有基于此原理做相應(yīng)的處理。本發(fā)明的技術(shù)方案針對圖像放大造成的 對清晰度的影響進(jìn)行自適應(yīng)處理，首先為了防止對高頻進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)所導(dǎo)致的過沖效 應(yīng)而將原始圖像經(jīng)過一個低通濾波器，其截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減 小，然后對低頻分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)；或者，為了防止對低頻進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)而導(dǎo)致的破 壞原圖像景深層次而將原始圖像經(jīng)過一個帶通濾波器，其上下限截止頻率隨待處理圖 像縮放因子的增大而減小，然后對所獲得的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)，從而解決了圖像 放大后造成圖像模糊的問題，使放大后的圖像清晰度提高。


圖1為本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)方法的一個實施例； 圖2為本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)方法的另一個實施例; 圖3為本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)裝置的一個實施例； 圖4為本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)裝置的另一個實施例。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1所示的實施例揭示了基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法的流程，以下對圖 中各步驟進(jìn)行說明。
1、 待處理圖像輸入與濾波
待處理圖像信號輸入后進(jìn)行濾波，濾波得到待處理像素屬性值的頻率分量。具體 的說屬性值可以是亮度或色度等像素屬性，本實施例的濾波采用低通濾波，得到亮度 或色度的高頻分量和低頻分量，低頻分量作為后續(xù)瞬態(tài)增強(qiáng)處理的對象，高頻分量與 瞬態(tài)增強(qiáng)處理的結(jié)果(即低頻分量)進(jìn)行合并，完成圖像清晰度增強(qiáng)方法。在其他應(yīng) 用中，濾波還可以采用帶通濾波，帶通濾波的帶通上限截止頻率和下限截止頻率隨待 處理圖像縮放因子的增大而減小。在本實施例中濾波采用高斯低通濾波，公式為
Gauss (x) 二 e 2°"2 ，
其中，Gauss(x)為低通濾波得到的低頻分量，x為輸入的待處理像素的屬性值，屬 性值可以是亮度或色度，o的取值隨所述縮放因子的增大而減小。o的取值變化趨勢 使得低通濾波得到的低頻分量值隨縮放因子的增大而增大，這就實現(xiàn)了對需要放大的 圖像采集更多的低頻分量的目的?？s放因子是圖像縮放后的結(jié)果與原始圖像的尺寸比。 由于圖像放大的比例是確定的和有限數(shù)量的，因此可以預(yù)先對應(yīng)縮放因子設(shè)定好若干 o值，即設(shè)定好若干高斯低通濾波途徑，可以將輸入的待處理圖像依據(jù)縮放因子選擇 適當(dāng)?shù)臑V波途徑。獲得o的手段可以采用試驗方法進(jìn)行。后續(xù)步驟和其他實施例中涉 及因應(yīng)縮放因子變化的量都可以依據(jù)上述原則預(yù)定好對應(yīng)不同縮放因子的量。獲得這 些量的手段可以采用試驗方法進(jìn)行，即通過試驗選擇最優(yōu)試驗結(jié)果對應(yīng)的o為確定的 參數(shù)，本文中試驗手段確定參數(shù)的方法均指類似手段。
2、 瞬態(tài)增強(qiáng)
上述分離出的低頻分量作為瞬態(tài)增強(qiáng)處理步驟的輸入。瞬態(tài)增強(qiáng)處理可以采用任 意一種瞬態(tài)增強(qiáng)處理方法，本實施例中采用的具體方法如下
A、對得到的低頻分量進(jìn)行處理，獲取一階差分Fst;設(shè)低頻分量為Ylow,待處理 像素水平方向左側(cè)或垂直上方任一像素低頻分量為Ylow—left，待處理像素水平方向右 側(cè)或垂直下方任一像素低頻分量Ylow_right，低頻分量的二階差分Sec = Ylow一left-2X Ylow十Ylow—righ;I Weight Fstx|Fst| +Weight Secx|Sec|| 丄丄 增益因子Gain =-^~~, - . 1 1 , " - .~^~^~^,式中Weight—Fst，
Strenth — C +1 Weight—Fst x |Fst| + Weight—Sec x |Sec||
Weight—Sec為試驗得出的加權(quán)值，Strenth_C為試驗得出的增益強(qiáng)度隨縮放因子增加而 減少。
B、 計算待處理像素及鄰近若干像素的低頻分量的最大值Max_L0w和最小值 Min_Low，本實施例中鄰近若干像素的選取當(dāng)前待處理像素及在其水平方向上左、右 兩側(cè)各length個像素，length的值與縮放因子的大小相關(guān)，具體的公式是length=3X o+l取整。
C、 進(jìn)行如下判斷與操作
如果Sec為正數(shù)，則待處理像素低頻分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow - Gain X (YLow - Min—Low);
如果Sec為負(fù)數(shù)，則待處理像素低頻分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow + Gain X (Max—Low - YLow);
如果Sec為0，則待處理像素低頻分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow。
3、高低頻分量合并
在高低頻分離歩驟分離出的高頻分量與瞬態(tài)增強(qiáng)處理的結(jié)果(即低頻分量)進(jìn)行 合并，完成圖像清晰度增強(qiáng)方法。
本實施例在實際應(yīng)用中分別處理輸入像素的亮度值與色度值，兩個處理結(jié)果進(jìn)行 合并，可以進(jìn)一步優(yōu)化圖像清晰度增強(qiáng)效果。
圖2揭示了基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法另一個實施例的流程。在以下對 圖中各步驟進(jìn)行說明。
1、 待處理圖像輸入與高低頻分離1
本部分的實現(xiàn)手段與圖1中對應(yīng)的待處理圖像輸入和濾波部分相同，高低頻分離1 對應(yīng)濾波部分內(nèi)容。
2、 邊緣檢測
可以使用任意一種邊緣檢測算法，例如Canndy算法。本實施例中采用的具體方法 如下
如果下式成立
max(jYlow _ Ylow—left|, |Ylow—right — Ylow|) 〉 Threshold _ edge ， 閾值Threshold—edge根
據(jù)試驗得到對應(yīng)縮放因子變化而變化；則認(rèn)為當(dāng)前處理像素處在垂直邊緣上，標(biāo)志edge—flag=l。如果判斷出待處理像素為邊 緣像素，則對待處理像素進(jìn)行后續(xù)的瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
3、 景深判斷
如果對整幅圖像都進(jìn)行增強(qiáng)，則可能會破壞原有圖像的層次感，即降低了圖像景 深。所以需要判斷當(dāng)前待處理像素的景深，如果處在模糊遠(yuǎn)景，為了增加層次感則不 需要進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)，如果處在近景或者圖像焦點，則對其進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)，增大其和模 糊遠(yuǎn)景的對比，從而增強(qiáng)圖像的層次感。
本步驟可以使用任意一種景深檢測算法，本實施例利用低頻分量一階差分判斷景 深，具體方法如下
rr八yz^r; max(|Ylow —Ylow left|,|Ylow right —Ylow|) 田 、， ,r丄 一階差分Fst = M —l，l — & i、如果Fst X scale—factor
<Threshold—Focus,則認(rèn)為當(dāng)前處理像素處在模糊的遠(yuǎn)景，不需要進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理，
否則需要進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。式中scale—factor為縮放因子，Threshold—Focus為試驗得
到的預(yù)定值。
本步驟的結(jié)果對待處理像素的低頻分量是否進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理進(jìn)行觸發(fā)，即當(dāng)前 處理像素為非圖像遠(yuǎn)景像素，則對當(dāng)前處理像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理；如果當(dāng)前處理像 素為圖像遠(yuǎn)景像素，則不對當(dāng)前處理像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
在本實施例中當(dāng)邊緣檢測的結(jié)果和景深判斷的結(jié)果都確定需要對待處理像素做瞬 態(tài)增強(qiáng)時，才可以進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)，即待處理像素同時滿足邊緣和近景或圖像焦點的條 件，才對該待處理像素進(jìn)行后續(xù)的瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
當(dāng)單獨使用邊緣檢測或景深判斷作為觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)的條件時，可以在滿足單一的 條件情況下觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)。
4、 瞬態(tài)增強(qiáng)
在本步驟首先要檢測邊緣檢測的結(jié)果，然后檢測景深判斷結(jié)果，如果標(biāo)志edge_flag =1，且為近景或圖像焦點，則對該待處理像素進(jìn)行下述瞬態(tài)增強(qiáng)步驟，否則不進(jìn)行瞬 態(tài)增強(qiáng)步驟。
本部分的瞬態(tài)增強(qiáng)步驟與圖1中對應(yīng)部分相同。
5、 高低頻分量合并1
在高低頻分離步驟分離出的高頻分量與瞬態(tài)增強(qiáng)處理的結(jié)果(即低頻分量)進(jìn)行 合并，實現(xiàn)初步的圖像清晰度增強(qiáng)。
6、 過沖抑制本步驟的目的在于防止瞬態(tài)增強(qiáng)有可能出現(xiàn)的過沖現(xiàn)象。
獲取當(dāng)前待處理像素及在其水平方向上左、右兩側(cè)各length個像素高低頻分量合 并1的結(jié)果，獲得其中最大值Max—Y和最小值Min—Y。 length的值與縮放因子的大小 相關(guān)，具體的公式是length=3X o+l取整。
如果當(dāng)前處理像素高低頻分離合并后的結(jié)果Y0Ut>MaX—Y，則過沖抑制輸出的結(jié)果 為Max_Y;如果Yout<Min_Y，則過沖抑制輸出的結(jié)果為Min—Y;其他情況，過沖抑 制輸出的結(jié)果為上述高低頻分量合并1的結(jié)果。
7、 高低頻分離2
如果沒有采用上述過沖抑制步驟，則高低頻分量合并1的結(jié)果作為本步驟的輸入， 否則采用過沖抑制的結(jié)果作為本步驟的輸入。本步驟的目的在于對所述輸入進(jìn)行高低 頻分離，獲取的高頻分量的截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減少，具體方法 如下
采用高斯低通濾波方法，可以是一維或二維水平或垂直的高斯低通濾波。本實施 例采用一維水平高斯低通濾波，當(dāng)縮放因子為1時，即圖像沒有放大，則由于圖像信 號頻帶受限，過多增強(qiáng)高頻分量可能導(dǎo)致過沖現(xiàn)象，所以此時減小高斯濾波器的調(diào)節(jié) 因子o，使較少的高頻分量輸出給后續(xù)的處理步驟；如果圖像放大，根據(jù)奈奎斯特抽 樣定理，圖像高頻部分被抑制，相當(dāng)于通過低通濾波器，所以需要增大高斯濾波器的 調(diào)節(jié)因子o，使更多的高頻分量輸出給后續(xù)的處理步驟。
8、 銳化
銳化會在邊緣區(qū)域造成明顯的過沖，因此對邊緣像素不需要進(jìn)行銳化處理，另外 需要在邊緣像素基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)域擴(kuò)展，以針對性避免銳化帶來的邊緣區(qū)域過沖現(xiàn)象。 而原始圖像邊緣附近可能會有蚊子噪聲(mosquitonoise)，如果銳化會使其更明顯，高低 頻分離2步驟依據(jù)縮放因子獲得高頻分量的目的是獲得圖像非邊緣區(qū)域的高頻分量判 斷出噪聲進(jìn)行消除。具體步驟如下
設(shè)高低頻分離2獲得的高頻分量為Y_Peak—high，銳化標(biāo)志為Peak—flag。
如果|Y_Peak—high|《Threshold—Ext一High，并且edge_flag = 1 ，則Peak_flag = 0，
即當(dāng)前處理像素不需要進(jìn)行銳化處理。式中Threshold—Ext_High為試驗得到的預(yù)定值； 如果lY—Peak_high| 〉Threshold_Ext_High，并且edge_flag = 1 ，則當(dāng)前處理像素及
水平左、右兩個方向各length_peak個像素的Peak—flag = 0， length_peak為試驗得到的
預(yù)定值，本實施例中取值為4;其他情況Peak—flag = 1 ，即需要進(jìn)行銳化處理。 對于需要進(jìn)行銳化處理的像素還需要進(jìn)行如下判斷
如果|Y_Peak—high|《Threshold_peak_low ，則認(rèn)為是噪聲，則銳化處理結(jié)果
Y—out_high = 0，即該高頻分量不應(yīng)被輸出到最終輸出圖像中；Threshold_peak—low為 試驗得到的預(yù)定值；
如果lY一Peak—high|〉Threshold_peak—low,且Peak—flag=l，則進(jìn)行銳化，具體方法為
Y—out—high = Y—Peak—high X Gain_peak，式中Gain_peak根據(jù)實驗得到，本方法設(shè)為 2。
9、高低頻分量合并2
在本步驟對銳化得到的結(jié)果與高低頻分離2分離出的低頻分量進(jìn)行合并，得到最 終的圖像清晰度增強(qiáng)結(jié)果。
同樣，在實際應(yīng)用中分別處理輸入像素的亮度值與色度值，兩個處理結(jié)果進(jìn)行合 并，可以進(jìn)一步優(yōu)化圖像清晰度增強(qiáng)效果。
在圖2所示的流程圖顯示的實施例可以變形出多種方案，如圖2中的流程去除過 沖抑制步驟，高低頻分離2歩驟接續(xù)高低頻分量合并1步驟，高低頻分離2后續(xù)的銳 化、高低頻分量合并2步驟保持不變。
另一種變形是去除高低頻分離2、銳化、高低頻分量合并2步驟，圖像清晰度增強(qiáng) 方法到過沖抑制步驟即完成。
圖3顯示了本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)裝置一個實施例的原理?；诳s放因子的圖像 清晰度增強(qiáng)裝置包括順序連接的頻率分量分離模塊、瞬態(tài)增強(qiáng)模塊及頻率分量合并模 塊，頻率分量分離模塊還與頻率分量合并模塊連接。
頻率分量分離模塊對輸入的待處理圖像進(jìn)行低通濾波或帶通濾波，本實施例中為 低通濾波，分離輸出的低頻分量的量隨待處理圖像縮放因子的增大而增加，低頻分量 作為后續(xù)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊的輸入；分離輸出的高頻分量輸出給頻率分量合并模塊。頻率 分量分離模塊功能實現(xiàn)的步驟與圖1中"濾波"步驟相同。
瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對頻率分量分離模塊獲得的低頻分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。瞬態(tài)增強(qiáng) 功能實現(xiàn)的方法可以采用現(xiàn)有的任意瞬態(tài)增強(qiáng)方法，也可以同圖1中瞬態(tài)增強(qiáng)步驟所 用方法相同。
頻率分量合并模塊用于將低頻分量與高頻分量合并實現(xiàn)圖像清晰度增強(qiáng)。具體的 是將瞬態(tài)增強(qiáng)模塊處理后輸出的低頻分量與頻率分量分離模塊輸出的高頻分量進(jìn)行合并。
圖4為本發(fā)明圖像清晰度增強(qiáng)裝置另一個實施例的原理圖。圖像清晰度增強(qiáng)裝置 包括頻率分量分離模塊，與頻率分量分離模塊連接的景深判斷模塊、瞬態(tài)增強(qiáng)模塊及 邊緣檢測模塊，景深判斷模塊和邊緣檢測模塊分別與瞬態(tài)增強(qiáng)模塊連接。瞬態(tài)增強(qiáng)模 塊還順序連接下列模塊頻率分量合并模塊、過沖抑制模塊、高低頻分離模塊、銳化 模塊及高低頻分量合并模塊。以下對各模塊的功能進(jìn)行說明。
頻率分量分離模塊的功能及實現(xiàn)手段與圖3中頻率分量分離模塊相同。
景深判斷模塊用于判斷待處理像素是否屬于圖像遠(yuǎn)景像素，對判斷為圖像遠(yuǎn)景像 素則禁止瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該待處理像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。實現(xiàn)景深判斷模塊功能的 方法與圖2中景深判斷步驟所述方法相同。
邊緣檢測模塊檢測待處理像素是否屬于邊緣，如果判斷待處理像素為邊緣像素則 觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該待處理像素的低頻分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。實現(xiàn)邊緣檢測模塊 功能的方法與圖2中邊緣檢測步驟所述方法相同。當(dāng)圖像清晰度增強(qiáng)裝置同時設(shè)置了
景深判斷模塊和邊緣檢測模塊，則需要景深判斷模塊和邊緣檢測模塊同時判斷需要觸 發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊工作時才可以觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊工作。如果圖像清晰度增強(qiáng)裝置設(shè)置 了景深判斷模塊或邊緣檢測模塊，則可以根據(jù)景深判斷模塊或邊緣檢測模塊的結(jié)果觸 發(fā)或禁止瞬態(tài)增強(qiáng)模塊工作。
頻率分量合并模塊的功能及實現(xiàn)手段與圖3中頻率分量合并模塊相同。
過沖抑制模塊以瞬態(tài)增強(qiáng)處理的低頻分量與高頻分量合并后的信號作為輸入；在 待處理像素的臨近區(qū)域內(nèi)得到所述信號的最大值與最小值，如果當(dāng)前處理像素所述信
號值Yout大于所述最大值，則Yout等于所述最大值；如果Yout小于所述最小值，則
Y0Ut等于所述最小值；其余情況保持Y0Ut不變；Yout被輸出給高低頻分量合并模塊與
高頻分量合并。實現(xiàn)過沖抑制模塊功能的方法與圖2中過沖抑制步驟所述方法相同。
在本實施例中高低頻分離模塊與過沖抑制模塊連接，則過沖抑制模塊的輸出作為
高低頻分離模塊的輸入；如果在圖像清晰度增強(qiáng)裝置中沒有設(shè)置過沖抑制模塊，則高
低頻分離模塊與頻率分量合并模塊連接，頻率分量合并模塊的輸出作為高低頻分離模 塊的輸入。高低頻分離模塊對所述輸入信號處理獲取該信號的高頻分量，獲取的高頻 分量的截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減少。實現(xiàn)高低頻分離模塊功能的方
法與圖2中高低頻分離2步驟所述方法相同。
銳化模塊判斷待處理像素是否為邊緣像素；若待處理像素為邊緣像素，則銳化模塊不處理該待處理像素；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量小于等于預(yù)定 值，則認(rèn)為該高頻分量為噪聲并進(jìn)行相應(yīng)處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的 高頻分量大于預(yù)定值，則銳化模塊處理該待處理像素高頻分量。銳化模塊實現(xiàn)銳化功 能的方法與圖2中銳化步驟所述方法相同。
高低頻分量合并模塊將銳化模塊處理后的高頻分量與高低頻分離模塊獲得的低頻 分量合并。實現(xiàn)高低頻分量合并模塊功能的方法與圖2中高低頻分量合并2步驟所述 方法相同。
圖4所示的圖像清晰度增強(qiáng)裝置可以去除若干模塊獲得其他的實施例。如去除過 沖抑制模塊，將頻率分量合并模塊與高低頻分離模塊直接連接，形成了第三個圖像清 晰度增強(qiáng)裝置的實施例。又如去除圖4中高低頻分離模塊、銳化模塊及高低頻分量合 并模塊所形成的圖像清晰度增強(qiáng)裝置方案的第四個圖像清晰度增強(qiáng)裝置的實施例。
權(quán)利要求
1、基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于包括以下步驟通過濾波獲取待處理像素屬性值的頻率分量，濾波采用低通濾波或帶通濾波，低通濾波的截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減??；帶通濾波的帶通上限截止頻率和下限截止頻率隨待處理圖像縮放因子的增大而減小；對上述步驟獲得的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理；瞬態(tài)增強(qiáng)處理后的頻率分量與被分離出的待處理像素屬性值的其他頻率分量合并實現(xiàn)圖像清晰度增強(qiáng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于所述低 通濾波為高斯低通濾波，采用下述公式Gauss (x) = /J_ g 2<j2 ;其中，Gauss(x)為低通濾波得到的低頻分量，x為輸入的待處理像素的屬性值，。的取 值隨所述縮放因子的增大而減小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于在 瞬態(tài)增強(qiáng)處理前還包括邊緣檢測步驟，檢測待處理像素是否屬于邊緣；對邊緣像素的 所述頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于所述瞬 態(tài)增強(qiáng)處理包括如下步驟A、獲取待處理像素所述頻率分量的一階差分Fst;設(shè)待處理像素所述頻率分量為 Ylow,待處理像素左側(cè)或上方的像素的所述頻率分量Ylowjeft，待處理像素右側(cè)或下方 的像素的所述頻率分量Ylow—right，待處理像素所述頻率分量的二階差分Sec = Ylow_left-2 X Ylow +Ylow—righ;Weight FstxFst十Weight Secx Sec 丄丄 增益因子Gain =-^~~、 - . 1 1 's - .~^~~~^ ，式中Weight—Fst，Strenth _ C +1 Weight—Fst x |Fst| + Weight—Sec x |Sec|Weight_Sec為試驗得出的加權(quán)值，Strenth—C為試驗得出的增益強(qiáng)度隨縮放因子增加而 減少；B、 計算待處理像素及鄰近若干像素的所述頻率分量的最大值Max—Low和最小值 Min_Low;C、 如果Sec為正數(shù)，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow-GainX (YLow - Min一Low);如果Sec為負(fù)數(shù)，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow—temp = YLow + Gain X (Max—Low - YLow);如果Sec為0，則待處理像素所述頻率分量增強(qiáng)后結(jié)果YLow_temp = YLow。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于在瞬態(tài) 增強(qiáng)處理前還包括景深判斷步驟，判斷待處理像素是否屬于圖像遠(yuǎn)景像素，對圖像遠(yuǎn) 景像素不進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理，對非圖像遠(yuǎn)景像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于在瞬態(tài) 增強(qiáng)處理后還包括過沖抑制步驟瞬態(tài)增強(qiáng)處理的所述頻率分量與待處理像素的其他 頻率分量合并后的信號Yout作為過沖抑制的輸入；在待處理像素的臨近區(qū)域內(nèi)得到原 始屬性值的最大值與最小值，如果待處理像素所述屬性值Yout大于所述最大值，則過 沖抑制的處理結(jié)果等于所述最大值；如果Yout小于所述最小值，則過沖抑制的處理結(jié) 果等于所述最小值；其余情況過沖抑制的處理結(jié)果等于所述頻率分量與待處理像素屬 性值的其他頻率分量合并的結(jié)果。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法，其特征在于還包括 銳化步驟瞬態(tài)增強(qiáng)處理的所述頻率分量與待處理像素屬性值的其他頻率分量合并后 的信號或過沖抑制步驟處理后輸出的結(jié)果作為銳化步驟的輸入，通過高通濾波器獲取 所述輸入的高頻分量和低頻分量，所述高通濾波器的截止頻率隨待處理圖像縮放因子 的增大而減少；判斷待處理像素是否為邊緣像素；若待處理像素為邊緣像素，則該待 處理像素不進(jìn)行銳化步驟處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量絕對值 小于等于預(yù)定值，則認(rèn)為該高頻分量為噪聲并進(jìn)行相應(yīng)處理；若待處理像素為非邊緣 像素且獲得的高頻分量絕對值大于預(yù)定值，則對待處理像素進(jìn)行銳化處理；處理后的 高頻分量與所述輸入的低頻分量合并。
8、 基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于包括順序連接的頻率分量分 離模塊l、瞬態(tài)增強(qiáng)模塊及頻率分量合并模塊；頻率分量分離模塊通過濾波獲取待處理 像素屬性值的頻率分量，濾波采用低通濾波或帶通濾波，低通濾波的截止頻率隨待處 理圖像縮放因子的增大而減?。粠V波的帶通上限截止頻率和下限截止頻率隨待處 理圖像縮放因子的增大而減??；瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對頻率分量分離模塊獲得的頻率分量進(jìn) 行瞬態(tài)增強(qiáng)處理；頻率分量合并模塊用于將瞬態(tài)增強(qiáng)處理后的頻率分量與被分離出的 待處理像素屬性值的其他頻率分量合并。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于所述頻率分量分離模塊為高斯低通濾波模塊。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括邊緣檢測模 塊，邊緣檢測模塊與頻率分量分離模塊和瞬態(tài)增強(qiáng)模塊連接；邊緣檢測模塊檢測待處 理像素是否屬于邊緣，如果判斷待處理像素為邊緣像素則觸發(fā)瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該待處 理像素的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括景深判斷模 塊，景深判斷模塊與頻率分量分離模塊和瞬態(tài)增強(qiáng)模塊連接；景深判斷模塊用于判斷 待處理像素是否屬于圖像遠(yuǎn)景像素，對判斷為圖像遠(yuǎn)景像素則禁止瞬態(tài)增強(qiáng)模塊對該 待處理像素進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括過沖抑制模 塊，過沖抑制模塊與頻率分量合并模塊連接；過沖抑制模塊以頻率分量合并模塊的輸 出結(jié)果作為輸入；在待處理像素的臨近區(qū)域內(nèi)得到所述輸入的最大值與最小值，如果 當(dāng)前處理像素所述輸入值Yout大于所述最大值，則Yout等于所述最大值；如果Yout 小于所述最小值，則Yout等于所述最小值；其余情況保持Yout不變。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像清晰度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括銳化模塊， 銳化模塊通過高低頻分離模塊與頻率分量合并模塊或過沖抑制模塊連接，頻率分量合 并模塊或過沖抑制模塊向高低頻分離模塊輸入信號，銳化模塊還與高低頻分量合并模 塊連接；高低頻分離模塊對所述輸入信號處理獲取該信號的高頻分量，獲取的高頻分 量的值隨待處理圖像縮放因子的增大而增加；銳化模塊判斷待處理像素是否為邊緣像 素；若待處理像素為邊緣像素，則該待處理像素不進(jìn)行銳化步驟處理；若待處理像素 為非邊緣像素且獲得的高頻分量小于等于預(yù)定值，則認(rèn)為該高頻分量為噪聲并進(jìn)行相 應(yīng)處理；若待處理像素為非邊緣像素且獲得的高頻分量大于預(yù)定值，則對待處理像素 進(jìn)行銳化處理；銳化模塊處理后的高頻分量與高低頻分離模塊獲得的低頻分量合并。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有圖像清晰度增強(qiáng)技術(shù)存在的不能有效處理圖像縮放的問題，本發(fā)明提供了基于縮放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法和裝置，可以在輸入圖像發(fā)生縮放的情況下有效增強(qiáng)圖像的清晰度?；诳s放因子的圖像清晰度增強(qiáng)方法包括以下步驟通過濾波獲取待處理像素屬性值的頻率分量，濾波采用低通濾波或帶通濾波；對上述步驟獲得的頻率分量進(jìn)行瞬態(tài)增強(qiáng)處理；瞬態(tài)增強(qiáng)處理后的頻率分量與被分離出的其他頻率分量合并實現(xiàn)圖像清晰度增強(qiáng)。由于根據(jù)圖像縮放因子調(diào)整圖像清晰度增強(qiáng)的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題，有效處理了圖像縮放情況下的圖像清晰度增強(qiáng)。
文檔編號G06T5/00GK101600044SQ200810110460
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者柳崎峰, 旭 董, 宇 鄧 申請人:寶利微電子系統(tǒng)控股公司