專利名稱：一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)碼相機、攝像頭等設(shè)備中，通常由Bayer傳感器采集圖像，將圖像離散化為像素點，并用某種基色來表示像素點的顏色值。Bayer傳感器采用RGB(紅藍綠)顏色模型，該模型包括R(紅)、G(綠)、B(藍)三種基色。在Bayer傳感器的數(shù)據(jù)格式中，每個像素點只采集R、G、B三種基色之一的顏色值，如圖1(a)～圖1(d)所示的是Bayer傳感器的數(shù)據(jù)格式，由于在圖1所示的坐標系中，像素點的顏色值在初始行的排列方式不同，從而存在如圖1(a)～圖1(d)所示的四種不同的數(shù)據(jù)排列格式。其中，圖1(a)初始行的像素點顏色類型遵循GR的規(guī)律重復采集；圖1(b)初始行的像素點顏色類型遵循RG的規(guī)律重復采集；圖1(c)初始行的像素點顏色類型遵循BG的規(guī)律重復采集；圖1(d)初始行的像素點顏色類型遵循GB的規(guī)律重復采集。這里所述行指的是圖1(a)～圖1(d)中沿X軸方向排列的像素點。在以下的說明中，將圖1所示的四種圖像格式統(tǒng)稱為Bayer數(shù)據(jù)格式。
在與數(shù)碼相機或者攝像頭連接的顯示設(shè)備上顯示圖像時，經(jīng)常需要對采集到的圖像進行縮放操作，最終顯示的圖像為大小適宜的RGB圖像，該RGB圖像采用的RGB數(shù)據(jù)格式中每個像素點同時具有R、G、B三種基色的顏色值。所述縮放操作一般采用最鄰近方法、雙線性插值(Bi-Linear)和雙三次樣條插值(Bi-Cubic)等插值方法實現(xiàn)。
如圖2所示，在現(xiàn)有技術(shù)中從Bayer數(shù)據(jù)格式到縮放后的RGB數(shù)據(jù)格式圖像一般需要經(jīng)過以下過程步驟201，將Bayer傳感器采集到的Bayer數(shù)據(jù)格式圖像轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)格式的圖像。
由于Bayer數(shù)據(jù)格式中每個像素點只有一種基色的顏色值，而RGB數(shù)據(jù)格式中每個像素點同時具有三種基色的顏色值，所以在轉(zhuǎn)換過程中，需要用插值的方法得到Bayer數(shù)據(jù)格式中每個像素點所沒有的另兩種基色的顏色值。
下面以圖1(a)中標出的像素點A為例說明從Bayer數(shù)據(jù)格式到RGB數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程。圖1(a)中的像素點A本身具有G顏色值，在X軸方向和A相鄰的兩個像素點具有R顏色值，在Y軸方向和A相鄰的兩個像素點具有B顏色值。假設(shè)像素點A的G顏色值為G0、在X軸方向和像素點A相鄰的兩個像素點的R顏色值為R1和R2、在Y軸方向和像素點A相鄰的兩個像素點的B顏色值為B1和B2，那么像素點A的R顏色值R0和B顏色值B0分別為R0=R1+R22---(1)]]>B0=B1+B22---(2)]]>公式(1)和公式(2)采用的插值方法是線性插值方法，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要采用其它的插值方法。
在上述插值過程之后，像素點A具有了三種基色的顏色值，分別為R0、G0、B0。對Bayer數(shù)據(jù)格式圖像中的所有像素點進行上述插值過程后，就獲得了RGB數(shù)據(jù)格式的圖像數(shù)據(jù)。
步驟202，對RGB數(shù)據(jù)格式的圖像進行縮放操作，得到縮放后的RGB圖像。
這里需要插值計算縮放后圖像中所有像素點的三種顏色值，下面以縮放后圖像中一個像素點的R顏色值計算過程為例，說明縮放操作。
假設(shè)縮放前圖像大小為M×N，縮放前圖像中(i，j)位置的像素點的R顏色值為f(i，j)，其中0≤i＜M，0≤j＜N，縮放后圖像的大小為M′×N′，縮放后圖像中(i′，j′)位置的像素點的R顏色值為f′(i′，j′)，其中0≤i′＜M′，0≤j′＜N′。
首先，獲取縮放后圖像中像素點(i′，j′)在縮放前圖像中的對應(yīng)點(x，y)，所述對應(yīng)點的坐標值由x＝i′M/M′，y＝j(luò)′N/N′確定，其中M′/M、N′/N分別為X軸方向和Y軸方向的放大倍數(shù)。
其次，根據(jù)對應(yīng)點(x，y)確定縮放后圖像像素點(i′，j′)在縮放前圖像中的參考點(i，j)，其中i、j為 即為x、y的向下取整。如圖3所示，對應(yīng)點(x，y)與參考點(i，j)在X軸方向和Y軸方向的距離分別為dx＝x-i，dy＝y(tǒng)-j，由于i、j分別由x、y的向下取整得到，因此有0≤dx，dy＜1。
然后，根據(jù)對應(yīng)點和參考點選取插值數(shù)據(jù)點，由所選取插值數(shù)據(jù)點的R顏色值利用插值方法計算得到縮放后圖像中像素點(i′，j′)的R顏色值f′(i′，j′)。
對于不同的插值方法，所選取的插值數(shù)據(jù)點的個數(shù)和位置是不同的。如果采用Bi-Linear方法，可以選擇圖3中標示的A、B、C、D四個像素點的顏色值進行計算，這四個點的坐標分別為(i，j)、(i，j+1)、(i+1，j)和(i+1，j+1)，那么由公式(3)計算計算得到f′(i′，j′)f′(i′，j)＝(1-dx)(1-dy)f(i，j)+dy(1-dx)f(i，j+1)+dx(1-dy)f(i+1，j)+dxdyf(i+1，j+1)(3)如果采用Bi-Cubic方法，可以選取圖3中以灰色標示的十六個像素點的顏色值進行插值計算。所用公式為f′(i′,j′)=Σm=-12Σn=-12f(i+m,j+n)R(m-dx)R(dy-n)---(4)]]>上式中加權(quán)系數(shù)R(x)的值由下式得到R(x)=16[P(x+2)3-4P(x+1)3+6P(x)3-4P(X-1)3]---(5)]]>
其中 對縮放后圖像中所有像素點的三種基色的顏色值都進行上述插值計算后，得到縮放后的RGB圖像。
從上述現(xiàn)有技術(shù)的過程可以看出，在步驟201中進行了2MN次用于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的插值計算，在步驟202中進行了3M′N′次用于圖像縮放的插值計算，則現(xiàn)有技術(shù)中需要插值計算的次數(shù)為2MN+3M′N′，計算量非常大，并具有相當高的計算復雜度。從Bayer數(shù)據(jù)格式通過插值形成RGB數(shù)據(jù)格式圖像后，并沒有提供更多的圖像信息，當在步驟202中進行圖像縮放操作的時候，又一次在同樣信息量的基礎(chǔ)上進行了插值操作，也沒有增加更多的圖像信息。因此，現(xiàn)有技術(shù)在沒有增加圖像信息的情況下，進行了兩次插值操作，使得整個圖像處理過程具有非常高的計算復雜度，降低了圖像處理的速度，很難適用于視頻圖像實時性要求較高的場合。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法，用以減少圖像處理時的計算量，加快圖像處理速度。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法，該方法包括以下步驟A.確定縮放后圖像中每個像素點在原始圖像中的對應(yīng)點；B.根據(jù)所述對應(yīng)點選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點；C.利用插值數(shù)據(jù)點進行插值計算得到縮放后圖像中每個像素點的顏色值。
進一步，所述步驟B包括根據(jù)所述對應(yīng)點確定原始圖像中的參考點；根據(jù)所述參考點選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點。
步驟B中根據(jù)所述對應(yīng)點確定原始圖像中的參考點的步驟包括將所述對應(yīng)點的坐標值向下取整得到取整后的坐標值，確定取整后的坐標值所對應(yīng)的像素點的顏色類型，如果所述像素點的顏色類型為R(紅)，那么以該像素點為R色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰G(綠)色像素點之一為G色參考點，以該像素點與坐標軸成45度角方向上的相鄰B(藍)色像素點為B色參考點；如果所述像素點的顏色類型為G，那么以該像素點為G色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰R色像素點之一為R色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰B色像素點之一為B色參考點；如果所述像素點的顏色類型為B，那么以該像素點為B色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰G色像素點之一為G色參考點，以該像素點與坐標軸成45度角方向上的相鄰R色像素點為R色參考點。
所述步驟A為根據(jù)縮放后圖像中每個像素點的坐標值和縮放倍數(shù)確定其在原始圖像中的對應(yīng)點。
進一步，步驟B中所述選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點的步驟包括在縮放后圖像中選取包圍所述對應(yīng)點的矩形網(wǎng)格區(qū)；選取所有處于矩形網(wǎng)格點上的相同顏色類型的像素點作為插值數(shù)據(jù)點。
較佳地，步驟B中所述選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點的步驟包括在縮放后圖像中選取包圍所述對應(yīng)點的矩形網(wǎng)格區(qū)，且所述參考點位于該矩形網(wǎng)格點上；選取所有處于矩形網(wǎng)格點上并且與所述參考點具有相同顏色類型的像素點作為插值數(shù)據(jù)點。
所述矩形網(wǎng)格區(qū)與坐標軸平行。
所述插值數(shù)據(jù)點的顏色類型為R或B。
所述矩形網(wǎng)格區(qū)與坐標軸成45度角。
所述插值數(shù)據(jù)點的顏色類型為G。
從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明直接在Bayer數(shù)據(jù)格式的圖像上進行圖像的縮放操作和格式轉(zhuǎn)換操作，在一次插值操作中完成了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和圖像縮放，只需要進行3M′N′次插值計算，比現(xiàn)有技術(shù)減少了2MN次插值計算，因此本發(fā)明大大減少了插值計算的計算量，降低了圖像處理時的計算復雜度，加快了圖像處理的速度，更適用于視頻處理等實時性要求較高的領(lǐng)域。并且，由于本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)利用的都是原始的Bayer格式數(shù)據(jù)，兩者在圖像處理過程中沒有增加數(shù)據(jù)，因此本發(fā)明在簡化計算復雜度的同時，不會帶來圖像質(zhì)量的下降。


圖1(a)～圖1(d)為Bayer數(shù)據(jù)格式的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中將Bayer數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)格式并進行縮放的流程示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中插值點的選取示意圖；圖4為實現(xiàn)本發(fā)明的流程示意圖；圖5為本發(fā)明中選擇三種顏色參考點的示意圖；圖6為在原始圖像中選取插值數(shù)據(jù)點的示意圖；圖7為在原始圖像中選取G色插值數(shù)據(jù)點的示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
與現(xiàn)有技術(shù)將整個圖像處理過程分為格式轉(zhuǎn)換和縮放兩個部分、進行兩次插值操作不同，本發(fā)明將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和圖像縮放融合在一次插值操作中完成，從而降低了計算量。
假設(shè)縮放前Bayer數(shù)據(jù)格式圖像的大小為M×N，縮放后RGB數(shù)據(jù)格式圖像的大小為M′×N′。那么，在縮放前Bayer數(shù)據(jù)格式的圖像中每個像素點只有一個基色的顏色值；由于沒有進行插值操作，在縮放后RGB數(shù)據(jù)格式的圖像中每個像素點不含有與縮放前圖像相關(guān)的顏色值，需要通過插值操作得到每個像素點的三種基色的顏色值。
如圖4所示，實現(xiàn)本發(fā)明的過程如下步驟401，根據(jù)縮放后圖像中像素點的坐標(i′，j′)和縮放倍數(shù)確定其在原始圖像中的對應(yīng)點(x，y)，其中x、y分別滿足x＝i′M/M′，y＝j(luò)′N/N′。
步驟402，根據(jù)對應(yīng)點(x，y)確定參考點(i，j)。同一個對應(yīng)點在計算不同基色的顏色值時所確定的參考點是不同的，這是由于在Bayer數(shù)據(jù)格式每個像素點只有一種基色的顏色值。
如圖5所示，對應(yīng)點的坐標為(x，y)，那么選擇其左上方最近的、具有所要計算顏色值的像素點作為參考點。令 首先判斷對應(yīng)點左上方最近像素點(i，j)的顏色類型如果原始圖像為圖1(a)所示的格式，那么可以根據(jù)公式(6)判斷(i，j)的顏色類型 如果原始圖像為圖1(b)所示的格式，那么根據(jù)公式(7)判斷(i，j)的顏色類型 如果原始圖像為圖1(c)所示的格式，那么根據(jù)公式(8)判斷(i，j)的顏色類型 如果原始圖像為圖1(d)所示的格式，那么根據(jù)公式(9)判斷(i，j)的顏色類型
在判斷出像素點(i，j)的顏色類型后，確定各種基色的參考點，分為三種情況A、如果(i，j)為R色，那么以(i，j)為R色參考點；(i，j-1)為G色參考點；(i-1，j-1)為B色參考點。
B、如果(i，j)為G色，那么以(i，j)為G色參考點；如果(i，j-1)為R色，那么以(i，j-1)為R色參考點、(i-1，j)為B色參考點，否則以(i-1，j)為R色參考點、(i，j-1)為B色參考點。圖5中的(i，j)為G色，并且(i，j-1)為R色，因此在圖5所示的情況下，以(i，j)為G色參考點、(i，j-1)為R色參考點、(i-1，j)為B色參考點C、如果(i，j)為B色，那么以(i，j)為B色參考點、(i，j-1)為G色參考點、(i-1，j-1)為R色參考點。
步驟403至步驟404，根據(jù)參考點選取插值數(shù)據(jù)點，并根據(jù)插值數(shù)據(jù)點的顏色值插值計算出縮放后圖像中(i′，j′)點的顏色值。
從圖1(a)～圖1(d)和圖5可以看出，Bayer數(shù)據(jù)格式中G、R、B顏色類型的像素點的比例為2∶1∶1，G色和R、B色像素點具有不同的分布規(guī)律，下面分別說明不同顏色類型的參考點的插值數(shù)據(jù)點的選取。
方法1、R色或B色參考點的插值數(shù)據(jù)點的選取。由于R、B顏色類型的像素點具有相同的分布規(guī)律，因此這兩種情況下插值數(shù)據(jù)點的選擇是一樣的，下面的過程適用于以兩者中的任一種。
如圖6所示，圖中A點為步驟402中所確定的參考點(i，j)，在X軸方向和Y軸方向上的間隔點為相同顏色類型的像素點，那么同一顏色類型像素點的間距為正常間距的兩倍，因此在計算過程中需要將加權(quán)系數(shù)進行歸一化處理，使得加權(quán)系數(shù)在
]>dy=12(y-j).]]>如果采用Bi-Cubic插值法計算縮放后圖像中(i′，j′)點的顏色值，那么可以選取圖6中以灰色標示的十六個像素點作為插值數(shù)據(jù)點。采用Bi-Cubic插值法進行插值的結(jié)果由下面的公式可得f′(i′,j′)=(Σm=-12Σn=-12f(i+2m,j+2n)R(m-dx)R(dy-n)---(11)]]>上式中的dx、dy分別取dx=12(x-i),]]>dy=12(y-j),]]>其目的是使得加權(quán)系數(shù)R(x)歸一化，加權(quán)系數(shù)R(x)的值由下式得到R(x)=16[P(y+2)3-4P(y+1)3+6P(y)3-4P(y-1)3]---(12)]]>其中 方法2、G色參考點的插值數(shù)據(jù)點的選取?？梢园凑者x取R、B類型參考點的插值數(shù)據(jù)點的方法來選取G類型參考點的插值數(shù)據(jù)點，如圖6中所示，(i，j)點為參考點，在采用Bi-Linear方法時按照上述方法選取的四個插值數(shù)據(jù)點為(i，j)、(i+2，j)、(i，j+2)和(i+2，j+2)，可以看出具有G色的像素點(i+1，j+1)距離對應(yīng)點比像素點(i+2，j+2)更近，但是該像素點(i+1，j+1)并沒有被選取，因此本發(fā)明進一步提出了一種能夠選取較為接近對應(yīng)點的插值數(shù)據(jù)點的方法。
如圖7所示，圖中A點為步驟402中所確定的參考點(i，j)，圖中其它像素點均為G顏色類型的像素點。在采用Bi-Linear插值法時本發(fā)明選取了圖7中的A、B、C、D四個像素點作為插值數(shù)據(jù)點，這四個像素點的坐標值為(i，j)、(i+1，j+1)、(i-1，j+1)和(i，j+2)，插值的結(jié)果由下面的公式可得f′(i′，j′)＝(1-dx)(1-dy)f(i，j)+dy(1-dx)f(i-1，j+1)+dx(1-dy)f(i+1，j+1)+dxdyf(i，j+2) (13)其中dx、dy與以上的dx、dy都不同，為了使得插值數(shù)據(jù)點顏色值前的加權(quán)系數(shù)歸一化，這里dx、dy取dx=(x-i)/2]]>以及dy=(y-j)/2.]]>如果采用Bi-Cubic插值法，那么可以選取圖7中以灰色標示的十六個像素點作為插值數(shù)據(jù)點，所采用的計算公式由公式(11)作相應(yīng)的變化，使其對所選的十六個像素點求和，并對其中的加權(quán)系數(shù)進行歸一化處理，這里不再贅述。
從上面兩種選取插值數(shù)據(jù)點的方法中可以看出，所選取的插值數(shù)據(jù)點構(gòu)成矩形網(wǎng)格，該矩形網(wǎng)格將上述對應(yīng)點包圍在其內(nèi)部，并且上述參考點位于該矩形網(wǎng)格上。不同的是，方法1中的矩形網(wǎng)格與坐標軸平行，方法2中的矩形網(wǎng)格與坐標軸成45度角。
經(jīng)過上述步驟計算得出縮放后圖像所有像素點的三種顏色值后，就得到了縮放后的RGB數(shù)據(jù)格式的圖像。
本發(fā)明提出的實現(xiàn)過程中，可不必根據(jù)參考點選取插值數(shù)據(jù)點，而是直接根據(jù)對應(yīng)點選取插值數(shù)據(jù)點，具體實現(xiàn)與以上描述基本相同，在此不再贅述。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A.確定縮放后圖像中每個像素點在原始圖像中的對應(yīng)點；B.根據(jù)所述對應(yīng)點選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點；C.利用插值數(shù)據(jù)點進行插值計算得到縮放后圖像中每個像素點的顏色值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括根據(jù)所述對應(yīng)點確定原始圖像中的參考點；根據(jù)所述參考點選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟B中根據(jù)所述對應(yīng)點確定原始圖像中的參考點的步驟包括將所述對應(yīng)點的坐標值向下取整得到取整后的坐標值，確定取整后的坐標值所對應(yīng)的像素點的顏色類型，如果所述像素點的顏色類型為R(紅)，那么以該像素點為R色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰G(綠)色像素點之一為G色參考點，以該像素點與坐標軸成45度角方向上的相鄰B(藍)色像素點為B色參考點；如果所述像素點的顏色類型為G，那么以該像素點為G色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰R色像素點之一為R色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰B色像素點之一為B色參考點；如果所述像素點的顏色類型為B，那么以該像素點為B色參考點，以該像素點在X軸方向或Y軸方向上的相鄰G色像素點之一為G色參考點，以該像素點與坐標軸成45度角方向上的相鄰R色像素點為R色參考點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A為根據(jù)縮放后圖像中每個像素點的坐標值和縮放倍數(shù)確定其在原始圖像中的對應(yīng)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點的步驟包括在縮放后圖像中選取包圍所述對應(yīng)點的矩形網(wǎng)格區(qū)；選取所有處于矩形網(wǎng)格點上的相同顏色類型的像素點作為插值數(shù)據(jù)點。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟B中所述選取原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點的步驟包括在縮放后圖像中選取包圍所述對應(yīng)點的矩形網(wǎng)格區(qū)，且所述參考點位于該矩形網(wǎng)格點上；選取所有處于矩形網(wǎng)格點上并且與所述參考點具有相同顏色類型的像素點作為插值數(shù)據(jù)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述矩形網(wǎng)格區(qū)與坐標軸平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述插值數(shù)據(jù)點的顏色類型為R或B。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述矩形網(wǎng)格區(qū)與坐標軸成45度角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述插值數(shù)據(jù)點的顏色類型為G。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)縮放的圖像轉(zhuǎn)換方法，該方法包括以下步驟確定縮放后圖像中每個像素點在原始圖像中的對應(yīng)點；根據(jù)所述對應(yīng)點選取在原始圖像中的插值數(shù)據(jù)點；利用插值數(shù)據(jù)點進行插值計算得到縮放后圖像中每個像素點的顏色值。本發(fā)明減少了圖像處理過程中插值計算的計算量，降低了計算復雜度，加快了圖像處理的速度，并且本發(fā)明不會帶來圖像質(zhì)量的下降。
文檔編號H04N9/04GK1622134SQ200510000469
公開日2005年6月1日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者夏煜, 王浩 申請人:北京中星微電子有限公司