圖像處理設(shè)備以及像素插值方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圖像處理設(shè)備，其生成像素的像素值并采用該像素值對該像素進(jìn)行插值，所述圖像處理設(shè)備包括：周期性確定單元，其確定包括所述像素的區(qū)域是否為周期性區(qū)域；邊界確定單元，其確定所述像素是屬于周期性區(qū)域還是屬于非周期性區(qū)域；第一像素值生成單元，其生成第一像素值；第二像素值生成單元，其生成第二像素值；控制單元，其基于所述周期性確定單元以及所述邊界確定單元的確定結(jié)果，確定是第一像素值生成單元將被使用還是第二像素值生成單元將被使用；以及像素值輸入單元，其把第一像素值和第二像素值之一輸入到所述像素。
【專利說明】圖像處理設(shè)備以及像素插值方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種執(zhí)行像素插值處理以便對不具有像素值的像素或具有不正確值的像素進(jìn)行插值的設(shè)備、一種有該設(shè)備執(zhí)行的像素插值方法、以及實現(xiàn)該像素插值方法的計算機(jī)可讀程序。
【背景技術(shù)】
[0002]使用光學(xué)單元讀取圖像的掃描儀設(shè)備包括采用接觸式圖像傳感器(CIS)的掃描儀設(shè)備以及采用電耦合器件(CCD)的掃描儀設(shè)備。對于采用CIS的掃描儀設(shè)備，需要將原稿貼附在讀取表面。使用CIS的掃描儀設(shè)備不適于讀取三維原稿。不過，與采用CCD的掃描儀設(shè)備相比，采用CIS的掃描儀設(shè)備的主體的厚度更薄且價格更便宜。而且，對于采用CIS的掃描儀設(shè)備，降低在讀取圖像數(shù)據(jù)時易于產(chǎn)生的噪聲的技術(shù)已經(jīng)得到改進(jìn)。因此采用CIS的掃描儀設(shè)備得到廣泛使用。例如，Cis被用于在具有一遍雙向掃描功能的圖像讀取設(shè)備中讀取反面。
[0003]CIS使用RGB的發(fā)光二極管(LED)作為光源。RGB光束高速切換，并且來自原稿的光束通過鏡頭被輸入到成像設(shè)備(COMS圖像傳感器)。對此作出響應(yīng)，COMS圖像傳感器逐像素將所輸入的光束轉(zhuǎn)換成電壓值并輸出。
[0004]采用CIS的掃描儀設(shè)備采用接觸式圖像傳感器方法，其中通過原稿經(jīng)由輥子與傳感器緊密接觸，并且該原稿逐行被讀取。讀取部件通過將多個短傳感器沿著其縱向方向排列而形成。這是因為制造單個的長傳感器很難。不過，在這種情況下，會在傳感器之間產(chǎn)生一些間隙。在這些間隙處不能獲得圖像信號。因此，會出現(xiàn)圖像信號的缺陷。
[0005]而且，在掃描儀設(shè)備中，當(dāng)讀取圖像信號的傳感器出現(xiàn)故障，或者當(dāng)光路中的在其上放置原稿的接觸玻璃上存在諸如污物的障礙物時，圖像信號可能或丟失或者讀取圖像信號會表不不正確值。
[0006]存在圖像質(zhì)量由于在讀取圖像是丟失像素值或者由于在讀取圖像中存在具有不正確的像素值的像素而下降的問題?？紤]到該問題，傳統(tǒng)上，已知一種技術(shù)，其中使用所述像素周圍的像素值估算(estimate)具有丟失像素的像素值或不正確的像素值，并采用所估算的值替代丟失像素的像素值或不正確的像素值。
[0007]例如，可以考慮使用對象像素周圍像素的像素值的線性插值法、多項式插值法、或使用兩個或多個函數(shù)的樣條插值法?；诰€性插值法的插值方法適于對在其中密度(density)變化較小的部分進(jìn)行插值。但是，基于線性插值法的插值方法并不適于對在其中密度變化較大的部分進(jìn)行插值，諸如半色調(diào)點區(qū)域。
[0008]基于多項式插值法或樣條插值法的插值方法可以高精度地估算數(shù)字照片等的像素值，對于該數(shù)字照片，用于對圖像采樣的采樣周期相對于該圖像的圖案的波動(fluctuating)周期而言足夠短。然而，就半色調(diào)點圖像而言，由于圖像的分辨率相比于半色調(diào)點的線數(shù)而言不足，因此采樣周期相對于圖像的波動周期可能會不足夠短。因此，對于這種插值方法，可能存在多種情況，其中不能正確重構(gòu)原始圖案[0009]因此，為了解決該插值方法的問題，已經(jīng)提出了一種使用圖案匹配的方法。在該方法中，期望使用插值方法不能被重構(gòu)的高頻分量能夠使用在插值像素附近的相似圖案而被重構(gòu)。
[0010]然而，通常由于與插值法相比在圖案匹配中使用更大量信息，因此可針對用作參考的圖案獲得最優(yōu)方案(solution)，然而，該最優(yōu)方案對于插值像素并不總是最優(yōu)。出現(xiàn)該問題是因為，當(dāng)在圖案匹配期間搜索類似圖案時，整體上包含與參考圖案的多個較小差別的圖案以及其大部分與參考圖案相同但是包含小部分與參考圖案的對應(yīng)部分顯著不同的圖案不會被區(qū)分出來。
[0011]尤其時，對于信息偏心位于具體像素處的情況，諸如其中存在多條線的半色調(diào)點區(qū)域，用于選擇相似圖案的選擇方法對插值結(jié)果有極大影響。而且，在低密度的半色調(diào)點區(qū)域中，由于屬于背景的像素的百分比相對較高，因此可以在背景區(qū)域中檢測到不是半色調(diào)點區(qū)域的相似圖案，或者相反，可能不能檢測到相似圖案。
[0012]因此，在執(zhí)行插值時，有必要依賴于插值像素所屬區(qū)域的特征選擇插值方法。因此，為了精確估算所述插值像素的像素值，已經(jīng)提出了一種設(shè)備，以便在插值像素的位置在半色調(diào)點區(qū)域內(nèi)時，在所述圖像中搜索與所述圖案類似的包含插值像素的圖案，并且該設(shè)備確定所述插值像素的像素值為與最相似圖案中的插值像素對應(yīng)的像素的像素值(專利文獻(xiàn)I (日本注冊專利JP4330164)。
[0013]該設(shè)備基于圖像讀取傳感器所讀取的圖像數(shù)據(jù)，確定與接觸式圖像傳感器的連接部分對應(yīng)的將被插值的像素的位置是位于半色調(diào)點區(qū)域內(nèi)還是位于非半色調(diào)點區(qū)域內(nèi)。在被插值的像素的位置位于非半色調(diào)點區(qū)域內(nèi)時，該設(shè)備基于線性插值法生成用于將被插值的像素的像素數(shù)據(jù)，并且采用該像素數(shù)據(jù)對將被插值的像素的位置進(jìn)行插值。另一方面，在所述位置在半色調(diào)點區(qū)域內(nèi)時，該設(shè)備基于圖案匹配生成用于將被插值的像素的像素數(shù)據(jù)，并用該像素數(shù)據(jù)對將被插值的像素的位置進(jìn)行插值。
[0014]此時，在位于將被插值的像素的位置的附近的圖像區(qū)域中，限定包含將被插值的像素的標(biāo)準(zhǔn)塊以及具有與該標(biāo)準(zhǔn)塊相同尺寸并不包含將被插值的像素的多個參考塊?；跇?biāo)準(zhǔn)塊內(nèi)的像素數(shù)據(jù)和每個參考塊中的像素數(shù)據(jù)，計算標(biāo)準(zhǔn)塊和每個參考塊之間的相關(guān)性值。在包含在具有與標(biāo)準(zhǔn)塊的最高相關(guān)性的參考塊中像素數(shù)據(jù)中，所選擇參考塊中的與將被插值的像素對應(yīng)的像素的像素數(shù)據(jù)被確定為將被插值的像素的像素數(shù)據(jù)。
[0015]但是，對于該插值方法，還存在這樣的問題，對于其中像素值微小(minutely)變化的圖像，可以高精度執(zhí)行插值，但是對于對于其中像素值顯著(significantly)變化的圖像，插值的精確程度會急劇(severely)下降。而且，基于全局特征執(zhí)行確定插值像素的位置是在半色調(diào)點區(qū)域中還是在被半色調(diào)點區(qū)域中。因此，例如，在全局特征和局部特征矛盾的情況下，對于半色調(diào)點區(qū)域和背景區(qū)域之間的邊界線存在插值失敗的問題。
[0016]這是因為，確定插值像素的位置是在半色調(diào)點區(qū)域中還是在被半色調(diào)點區(qū)域中是基于包括插值像素的線中的像素值的周期性。而且，存在這樣的情況，當(dāng)插值點的位置被視為一個相對較大的區(qū)域時，諸如一條線，該區(qū)域具有周期性，而當(dāng)插值點的位置被視為一個較窄的區(qū)域時，諸如緊挨著插值像素的附近，該區(qū)域就不具有任何周期性。在這種情況下，就可能錯誤地確定該周期具有周期性。順代而言，在半色調(diào)點區(qū)域的附近的非半色調(diào)點區(qū)域以及夾在兩個半色調(diào)點區(qū)域之間的非半色調(diào)點區(qū)域趨向于被錯誤判定。當(dāng)該區(qū)域被錯誤判定時，在半色調(diào)點區(qū)域之外的單調(diào)(flat)區(qū)域作為半色點點區(qū)域被插值。因此，會生成不正確的像素值。
[0017]因此，需要提供一種設(shè)備和方法，以便在獲得插值像素的像素值事，依賴于全局特征和局部特征切換插值方法，從而與傳統(tǒng)方法相比實現(xiàn)更高精度的像素插值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]一方面，提供了一種圖像處理設(shè)備，其生成位于預(yù)定位置的像素的像素值并采用該像素值對該像素進(jìn)行插值，所述圖像處理設(shè)備包括:周期性確定單元，其確定包括所述像素的區(qū)域是否為包含有像素值周期性變化的周期性區(qū)域；邊界確定單元，當(dāng)所述周期性確定單元確定所述區(qū)域為所述周期性區(qū)域時，其限定一個或多個參考區(qū)域，所述一個或多個參考區(qū)域在所述像素的附近，并且其配置為基于所述一個或多個參考區(qū)域的圖像特征確定所述像素是屬于周期性區(qū)域還是屬于非周期性區(qū)域；第一像素值生成單元，其使用第一插值方法生成所述像素的第一像素值；第二像素值生成單元，其使用第二插值方法生成所述像素的第二像素值，第二插值方法與第一插值方法不同；控制單元，其基于所述周期性確定單元的確定結(jié)果以及所述邊界確定單元的確定結(jié)果，確定是第一像素值生成單元被用來生成第一像素值還是第二像素值生成單元被用來生成第二像素值；以及像素值輸入單元，其把由第一像素值生成單元生成的第一像素值和由第二像素值生成單元生成的第二像素值之一輸入到所述像素，所述第一像素值和第二像素值之一由所述控制單元確定。
[0019]在另一方面，提供了一種像素插值方法，其中，位于預(yù)定位置的像素的像素值由圖像處理設(shè)備生成，并且該像素采用該像素值進(jìn)行插值，所述方法包括:周期性確定步驟，用于確定包括所述像素的圖像區(qū)域是否為包含有像素值周期性變化的周期性區(qū)域；邊界確定步驟，用于當(dāng)所述周期性確定步驟確定所述區(qū)域為所述周期性區(qū)域時，限定一個或多個參考區(qū)域，所述一個或多個參考區(qū)域在所述像素的附近，并且用于基于所述一個或多個參考區(qū)域的圖像特征確定所述像素是屬于周期性區(qū)域還是屬于非周期性區(qū)域；確定步驟，用于基于所述周期性確定步驟的確定結(jié)果以及所述邊界確定步驟的確定結(jié)果，確定是第一像素值生成單元被用來為所述像素生成第一像素值還是第二像素值生成單元被用來為所述像素生成第二像素值，其中第一像素值生成單元包括在所述圖像處理設(shè)備中并使用第一插值方法為所述像素生成所述像素的第一像素值，并且第二像素值生成單元包括在所述圖像處理設(shè)備中并使用第二插值方法為所述像素生成所述像素的第二像素值；以及輸入步驟，用于把由第一像素值生成單元生成的第一像素值和由第二像素值生成單元生成的第二像素值之一輸入到所述像素，所述第一像素值和第二像素值之一由所述確定步驟確定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的硬件配置示意圖
[0021]圖2是圖釋圖像處理設(shè)備的第一實施例的功能方塊示意圖；
[0022]圖3是舉例說明包含將被插值的像素的圖像示意圖；
[0023]圖4A和4B是圖釋確定區(qū)域、確定區(qū)域中水平方向上的像素的位置、以及像素值之間的關(guān)系的不意圖；
[0024]圖5A、5B以及5C是顯示周期性區(qū)域和非周期性區(qū)域的實例的示意圖；[0025]圖6A和6B是圖釋將被處理的圖像和模板的示意圖；
[0026]圖7A和7B是圖釋像素位直和像素值之間關(guān)系的不意圖；
[0027]圖8顯示由圖2中所示的圖像處理設(shè)備所執(zhí)行的像素插值處理的流程的流程圖；
[0028]圖9是圖釋圖像處理設(shè)備的第二實施例的功能方塊示意圖；
[0029]圖10顯示由圖9中所示的圖像處理設(shè)備所執(zhí)行的像素插值處理的流程的流程圖；
[0030]圖11是圖釋圖像處理設(shè)備的第三實施例的功能方塊示意圖；
[0031]圖12顯示由圖11中所示的圖像處理設(shè)備所執(zhí)行的像素插值處理的流程的流程圖；
[0032]圖13顯示由圖11中所示的圖像處理設(shè)備所執(zhí)行的像素插值處理的流程的流程圖；
[0033]參考標(biāo)記的描述
[0034]10圖像處理設(shè)備
[0035]IIMPU
[0036]12R0M
[0037]13RAM
[0038]14存儲控制接口
[0039]15 硬盤
[0040]16 接口
[0041]17輸入/輸出接口
[0042]18顯示設(shè)備
[0043]19 VRAM
[0044]20圖形芯
[0045]21 網(wǎng)絡(luò) I/F
[0046]30、50、60周期性確定單元
[0047]31、51、61邊界確定單元
[0048]32、52、62第一像素值生成單元
[0049]33、53、63第二像素值生成單元
[0050]34、54、64 控制單元
[0051]35、55、65像素值輸入單元
[0052]40像素(沒有像素值)
[0053]56、66有效性驗證單元
[0054]67第三像素值生成單元
【具體實施方式】
[0055]根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備直接或通過電纜經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與讀取文件等的掃描儀設(shè)備相連。掃描儀設(shè)備使用CIS。通過掃描儀設(shè)備所讀取的圖像包括具有丟失的像素值的像素或具有不正確像素值的像素。因此，圖像處理設(shè)備為所述像素生成像素值并執(zhí)行處理以便采用所生成的像素值對所述像素進(jìn)行插值。[0056]在此，對于其中一個像素采用8比特來代表的灰度級圖像，表示黑色的像素值為0，而表示白色的像素值為255。對于彩色圖像，一個像素有RGB來代表，其中RGB的每個顏色由8比特來代表。一個像素值包括紅色值、綠色值和蘭色值,紅色值、綠色值和蘭色值中的每一個取值0-255。當(dāng)所有值為O時，該像素代表黑色，當(dāng)所有值為255，該像素表示白色。
[0057]為了執(zhí)行像素插值處理，圖像處理設(shè)備包括其中存儲用于執(zhí)行該處理的程序的存儲設(shè)備，諸如個人計算機(jī)(PC)、工作站、服務(wù)器、MFP，用于讀出和執(zhí)行該程序的處理器、以及用于與掃描儀設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)連接的接口。
[0058]具體而言，如圖1所示，例如，圖像處理設(shè)備10包括作為處理器的微處理器單元(MPU) 11、作為存儲設(shè)備的只讀存儲器(ROM) 12，其是用于存儲基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)或固件的非易失性存儲器、以及隨機(jī)存取存儲器(RAM) 13，其用于提供使得MPUll能處理程序的執(zhí)行存儲空間。
[0059]MPUll通過內(nèi)部總線連接到作為接口之一的存儲控制接口 14。MPUll對硬盤15進(jìn)行存取，硬盤是15是連接到存儲控制接口 14的存儲設(shè)備之一，并且MPUll對各種類型的應(yīng)用或數(shù)據(jù)執(zhí)行讀取、執(zhí)行以及寫入。作為存儲控制接口 14，基于諸如集成電路設(shè)備(IDE)、AT附加(ΑΤΑ)、串行ATA(SATA)、超ATA(Ultra ΑΤΑ)等標(biāo)準(zhǔn)管理硬盤15的輸入和輸出的接口通過內(nèi)部總線控制諸如通用串行總線(USB)、IEEE1394等的串行或并行接口 16。MPUll與諸如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等的輸入和輸出設(shè)備17通信。MPUll可以接收來自用戶的輸入。
[0060]而且，圖像處理設(shè)備10可以包括:視頻RAM19 (VRAM)，其響應(yīng)于來自MPUll的指令處理視頻信號以便顯示在顯示設(shè)備18上；圖形芯片20 ;以及網(wǎng)絡(luò)I/F21，其被連接到網(wǎng)絡(luò)以便通過網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備通訊。VRAM19是用作存儲設(shè)備的RAM，用于采用顯示設(shè)備18視頻顯示。圖形芯片20為用于圖像數(shù)據(jù)處理的集成電路。
[0061]當(dāng)MPUll讀取存儲在諸如R0M12、硬盤15或附圖中未示出的另一個NV-RAM、或SD卡等存儲設(shè)備中的程序時，以及當(dāng)MPUlI在RAM13的存儲區(qū)域中展開(expand)該程序時，在適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)(OS)下，圖像處理設(shè)備10可以使得MPUll起到實現(xiàn)每個處理的單元的作用。作為OS，可以采納Windows (注冊商標(biāo))、UNIX (注冊商標(biāo))、LINUX (注冊商標(biāo))等。在此，圖像處理設(shè)備10并不限于上述PC等，并且圖像處理設(shè)備10可以配置為用于特定用于的特定用途集成電路(ASIC)，其中多種功能的多個電路被集成用于用于特定應(yīng)用。
[0062]圖2是顯示本發(fā)明的圖像處理設(shè)備10的第一實施例的功能方塊示意圖。如上所述，當(dāng)MPUll作為處理器讀出并處理存儲在諸如R0M12、硬盤15等存儲設(shè)備中的程序時，圖像處理設(shè)備10可實現(xiàn)每種功能。S卩，圖像處理設(shè)備10包括周期性確定單元30、邊界確定單元31、第一像素值生成單元32、第二像素值生成單元33、控制單元34、以及像素值輸入單元35。盡管在圖2中沒有顯示，但是圖像處理設(shè)備10還可以包括像素設(shè)定單元，用于設(shè)定插值像素。
[0063]首先，圖像處理設(shè)備10通過上述像素設(shè)定單元在將被處理的圖像內(nèi)檢測將被輸入像素值的插值像素。插值像素的位置可以通過用戶預(yù)先檢測，或者可以圖像處理設(shè)備按順序檢測其位置。例如，該位置可以采用坐標(biāo)(a，b)表達(dá)，其中左下角的坐標(biāo)被確定為基準(zhǔn)坐標(biāo)(0，0)，“a”是沿水平方向向右的像素編號，而“b”是沿垂直方向向上的像素編號。
[0064]作為用于圖像處理設(shè)備10檢測插值像素的方法，例如，可以考慮其中對每個像素核查該像素是否預(yù)定亮度或顏色并檢測插值像素的方法、其中在讀取已知圖像時評估相對正確值的偏移(shifted)量的大小并檢測插值像素的方法、以及其中檢測水平方向或垂直方向的周期性不連續(xù)的位置以及檢測位于所檢測位置的像素作為插值像素的方法。插值像素可以是線段，因為間隙沿著成像設(shè)備的移動方向的子掃描方向連續(xù)形成以及間隙可能包括其中點連續(xù)的線段。
[0065]如圖3所示，作為包括插值像素的圖像，其中可以考慮一種圖像，其中在半色調(diào)點圖像中出現(xiàn)垂直線，在半色調(diào)點圖像中規(guī)則排列著具有幾乎相同大小的黑點。垂直線包括其中丟失點的部分和其中有些點與在周圍區(qū)域中的點相比更大一些的部分，因為這些部分跨越圖像的中心部分。在這種圖像情況下，由于這些點均勻地(evenly)間隔開，但是在垂直線部分周期性時不連續(xù)的。因此，通過檢測垂直周期性不連續(xù)的位置，可以檢測插值像素。
[0066]周期性確定單元30限定預(yù)定尺寸的確定區(qū)域以便包含插值像素，并且確定在所述確定區(qū)域內(nèi)的像素值的變化是否具有周期性。確定區(qū)域可以是包含插值像素的與一個像素的高度對應(yīng)的區(qū)域，即一條線圖像，或者是包含插值像素的具有任意高度的矩形區(qū)域。
[0067]確定區(qū)域的尺寸可以由用戶預(yù)先限定或者可以由設(shè)備動態(tài)地確定。當(dāng)設(shè)備動態(tài)確定該尺寸時，則在預(yù)定尺寸的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行插值處理。如果能夠?qū)^小區(qū)域執(zhí)行插值處理，那么可以將該尺寸逐步降低到某一尺寸。反過來說，如果不能執(zhí)行插值處理，該尺寸可以逐漸增加到某一尺寸。
[0068]圖4A和4B顯示了其中一條線圖像被抽取并設(shè)置為確定區(qū)域的實例。在圖4A中，由黑色表示并且代表半色調(diào)點的像素和由白色表示并且代表背景的像素均勻地(evenly)間隔開，并且其間排列具有不同像素值的灰色像素，以便提供灰度級(gradation)。而且，在圖4A中，顯示了由于上述間隙而丟失的像素40。
[0069]圖4B是舉例說明確定區(qū)域中水平方向上的像素的位置和像素值之間的關(guān)系的圖。由于像素值在像素中恒定，因此像素值表示離散值。不過，當(dāng)這些離散值被同斜地(congruously)連接起來時,其可以采用一種波形代表，以便像素值以恒定周期增加和降低。因此，在確定區(qū)域中，可以確定像素值的變化具有周期性。
[0070]為了舉例說明確定區(qū)域具有周期性，可以考慮圖5A中所示的采用對角線代表的半色調(diào)點和半色調(diào)點區(qū)域。另一方面，為了舉例說明確定區(qū)域不具有周期性，可以考慮圖5B中所示的包括沒有規(guī)則排列的字符或點的不連續(xù)區(qū)域、或圖5C中所示的由一種顏色或灰度級代表的單調(diào)區(qū)域。
[0071]而且，對于由半色調(diào)點代表的半色調(diào)圖像，這些點實際上排列成與任意網(wǎng)目(screen)角度成一條線。因此這些點沿著水平方向不均勻地間隔開，但是這些點沿傾斜方向均勻地間隔開。因此，該波形與圖4B中所示的波形不同，而該波形不具有相同的幅度。該波形具有不同的幅度，但是該波形在每個很定間隔具有峰值。因此，可以確定該波形具有周期性。
[0072]通過顯示如圖3和4的情況的示意圖，可以方便地確定所述確定區(qū)域是否具有周期性。不過，在實際中，不能畫出一幅示意圖并通過查詢該示意圖來確定。因此。例如，在確定區(qū)域中獲得代表性周期，并且計算該代表性周期的可靠性。通過確定該可靠性是否大于或等于閾值來執(zhí)行該確定。作為或的代表性周期的例子，記錄像素值在確定區(qū)域中為局部最大值的位置(峰值位置)，具體而言記錄圖4B中所示的波形表示的正方向峰值所在的像素位置。針對確定區(qū)域的整體，生成一個峰值和下一個峰值之間的距離的直方圖。隨后，選擇與最頻繁級別的值對應(yīng)的距離(作為一種模式(mode)值)作為代表性周期。在圖4A和4B中所示的實施例中，幾乎每6個像素獲得一個峰值，并且相鄰峰值之間的距離為6個像素就是該頻率。因此該代表性周期為6個像素。
[0073]此時，像素值為局部最小值的位置(圖4B中所示的波形表示的在負(fù)方向峰值所在的像素位置)，而不是像素值為局部最大值的位置，可以被用來獲取代表性周期。在確定代表性周期時，可以使用像素值的變化的周期性，但是其噪聲耐量(tolerance)較低。因此，在獲取像素值的自相關(guān)性時，并且如果使用自相關(guān)性的變化的周期性，那么就要改善噪聲耐量。因此當(dāng)使用局部最大值位置和局部最小值位置獲得代表性周期時，使用自相關(guān)性比較好。在此，改善噪聲耐量的原因如下。在多種情況下，噪聲附加到像素值。因此，當(dāng)使用多個像素值所導(dǎo)出的自相關(guān)性被使用時，相對于直接使用像素值而言，噪聲的影響會被降低。
[0074]自相關(guān)性是在信號和通過將預(yù)定相移相加到該信號獲得同一信號之間的相關(guān)性。在這種情況下，在確定區(qū)域中計算自相關(guān)性，以及使用自相關(guān)值而不是像素值來創(chuàng)建直方圖。該模式值可以被選作代表性周期。就自相關(guān)值而言，可以使用相關(guān)系數(shù)。或者該計算可以通過使用協(xié)方差而得到簡化。
[0075]協(xié)方差S是表示兩個像素值的協(xié)方差的幅值(amplitude)的指標(biāo)。當(dāng)將被比較的圖案之一的第“i”個像素值被限定為Xi，其他圖案中的第“i”個像素值被限定為yi，所述圖案之一的像素值的平均值被限定為Xm在，而所述其他圖案中的像素的像素值的平均值被限定為ym，并且在圖案中的像素的數(shù)量為η。協(xié)方差S通過下面的公式I獲得。
[0076][方程I]
[0077]
【權(quán)利要求】
1.一種圖像處理設(shè)備，其生成位于預(yù)定位置的像素的像素值并采用該像素值對該像素進(jìn)行插值，所述圖像處理設(shè)備包括: 周期性確定單元，配置為確定包括所述像素的區(qū)域是否為包含有像素值周期性變化的周期性區(qū)域； 邊界確定單元，配置為當(dāng)所述周期性確定單元確定所述區(qū)域為周期性區(qū)域時，限定一個或多個參考區(qū)域，所述一個或多個參考區(qū)域在所述像素的附近，并且配置為基于所述一個或多個參考區(qū)域的圖像特征確定所述像素是屬于周期性區(qū)域還是屬于非周期性區(qū)域； 第一像素值生成單元，配置為使用第一插值方法生成所述像素的第一像素值； 第二像素值生成單元，配置為使用第二插值方法生成所述像素的第二像素值，第二插值方法與第一插值方法不同； 控制單元，配置為基于所述周期性確定單元的確定結(jié)果以及所述邊界確定單元的確定結(jié)果，確定是第一像素值生成單元被用來生成第一像素值還是第二像素值生成單元被用來生成第二像素值；以及 像素值輸入單元，配置為把由第一像素值生成單元生成的第一像素值和由第二像素值生成單元生成的第二像素值之一輸入到所述像素，所述第一像素值和第二像素值之一由所述控制單兀確定。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其中，所述第一插值方法是圖案匹配方法。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像處理設(shè)備，其中，所述第二插值方法是內(nèi)插值法。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，還包括: 有效性驗證單元，配置為驗證采用所述第一像素值和第二像素值之一對所述像素進(jìn)行插值的插值結(jié)果是否有效 ；以及 其中，在所述有效性驗證單元驗證采用由第一像素值生成單元生成的第一像素值對所述像素進(jìn)行插值的第一插值結(jié)果并確定所述第一插值結(jié)果無效時，所述控制單元使得第二像素值生成單元生成第二像素值。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像處理設(shè)備， 其中，當(dāng)?shù)谝幌袼刂瞪蓡卧褂脠D案匹配方法作為第一插值方法來生成第一像素值時，所述有效性驗證單元通過確定一個圖案和包括所述像素的參考圖案之間非相似性程度是否小于一個閾值或者通過確定所述圖案和所述參考圖案之間相似性程度是否等于或大于所述閾值來確定第一插值結(jié)果是否有效，其中所述圖案是在由第一像素值生成單元所采用的圖像內(nèi)的預(yù)定區(qū)域。
6.如權(quán)利要求4所述的圖像處理設(shè)備，還包括: 第三像素值生成單元，配置為使用第三插值方法生成所述像素的第三像素值，第三插值方法與第一插值方法和第二插值方法不同， 其中，在所述有效性驗證單元驗證第一插值結(jié)果并確定所述第一插值結(jié)果無效時，所述控制單元使得第三像素值生成單元生成第三像素值。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像處理設(shè)備， 其中，在所述有效性驗證單元驗證采用由第三像素值生成單元生成的第三像素值對所述像素進(jìn)行插值的第三插值結(jié)果并確定所述第三插值結(jié)果無效時，所述控制單元使得第二像素值生成單元生成第二像素值。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，還包括: 第三像素值生成單元，配置為使用第三插值方法生成所述像素的第三像素值，第三插值方法與第一插值方法和第二插值方法不同， 其中，基于所述周期性確定單元的確定結(jié)果以及所述邊界確定單元的確定結(jié)果，所述控制單元選擇用于生成第一像素值的第一像素值生成單元、用于生成第二像素值的第二像素值生成單元、以及用于生成第三像素值的第三像素值生成單元之一。
9.如權(quán)利要求6所述的圖像處理設(shè)備， 其中，第一插值方法為二維模板匹配方法，第二插值方法為內(nèi)插值方法，以及第三插值方法為一維模板匹配方法。
10.一種像素插值方法，其中，位于預(yù)定位置的像素的像素值由圖像處理設(shè)備生成，并且該像素采用該像素值進(jìn)行插值，所述方法包括: 周期性確定步驟，用于確定包括所述像素的圖像區(qū)域是否為包含有像素值周期性變化的周期性區(qū)域； 邊界確定步驟，用于當(dāng)所述周期性確定步驟確定所述區(qū)域為周期性區(qū)域時，限定一個或多個參考區(qū)域，所述一個或多個參考區(qū)域在所述像素的附近，并且用于基于所述一個或多個參考區(qū)域的圖像特征確定所述像素是屬于周期性區(qū)域還是屬于非周期性區(qū)域； 確定步驟，用于基于所述周期性確定步驟的確定結(jié)果以及所述邊界確定步驟的確定結(jié)果，確定是第一像素值生成單元被用來為所述像素生成第一像素值還是第二像素值生成單元被用來為所述像素生成第二像素值，其中第一像素值生成單元包括在所述圖像處理設(shè)備中并使用第一插值方法為所述像素生成第一像素值，并且第二像素值生成單元包括在所述圖像處理設(shè)備中并使用第二插值方法為所述像素生成第二像素值；以及 輸入步驟，用于把由第一像素值生成單元生成的第一像素值和由第二像素值生成單元生成的第二像素值之一輸入到所述像素，所述第一像素值和第二像素值之一由所述確定步驟確定。
11.如權(quán)利要求10所述的像素插值方法， 其中所述第一插值方法是圖案匹配方法，
12.如權(quán)利要求11所述的像素插值方法， 其中所述第二插值方法是內(nèi)插值法
13.如權(quán)利要求10所述的像素插值方法，還包括: 有效性驗證步驟，用于驗證采用所述第一像素值和第二像素值之一對所述像素進(jìn)行插值的插值結(jié)果是否有效；以及 第二像素值生成步驟，用于在所述有效性驗證步驟確定采用由第一像素值生成單元生成的第一像素值對所述像素進(jìn)行插值的第一插值結(jié)果無效時，使得第二像素值生成單元生成第二像素值。
14.如權(quán)利要求13所述的像素插值方法， 其中，當(dāng)?shù)谝幌袼刂瞪蓡卧褂脠D案匹配方法作為第一插值方法來生成第一像素值時，所述有效性驗證步驟通過確定一個圖案和包括所述像素的參考圖案之間非相似性程度是否小于一個閾值或者通過確定所述圖案和所述參考圖案之間相似性程度是否等于或大于所述閾值來確定第一插值結(jié)果是否有效，其中所述圖案是在由第一像素值生成單元所采用的圖像內(nèi)的預(yù)定區(qū)域。
15.如權(quán)利要求13所述的像素插值方法， 其中所述圖像處理設(shè)備還包括第三像素值生成單元，配置為使用第三插值方法生成所述像素的第三像素值，第三插值方法與第一插值方法和第二插值方法不同，以及 其中，所述像素插值方法還包括第三像素值生成步驟，用于在所述有效性驗證步驟確定第一插值結(jié)果無效時，使得第 三像素值生成單元生成第三像素值。
【文檔編號】G06T3/00GK103430526SQ201280013602
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月19日
【發(fā)明者】中村聰史 申請人:株式會社理光