專利名稱：場內(nèi)插值方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻處理技術(shù)，具體涉及隔行視頻信號向逐行視頻轉(zhuǎn)換技術(shù)。

背景技術(shù)：
由于受到傳輸帶寬的限制，電視臺發(fā)送的電視信號都不是完整的圖像，而是將一個場景分成奇場和偶場兩個部分分時發(fā)送，這樣就產(chǎn)生隔行視頻信號。但是隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展和寬屏幕平板電視的出現(xiàn)，人們對電視顯示質(zhì)量的要求越來越高，電視臺發(fā)送的隔行信號在目前的高端平板電視上顯示就會出現(xiàn)嚴重的屏閃、鋸齒等嚴重問題。去隔行技術(shù)正是為了解決隔行視頻信號和高端電視之間矛盾產(chǎn)生的。
去隔行算法根據(jù)其所用濾波器的種類不同分為線性算法、非線性算法、運動補償算法和運動自適應(yīng)算法。線性算法包括行復(fù)制、行平均等，去隔行后視頻圖像模糊并產(chǎn)生嚴重矩尺；非線性算法包括中值濾波和一些擬和算法；運動補償算法理論上是效果最好的，但是由于其算法復(fù)雜度高，硬件實現(xiàn)成本高等原因還沒有成為目前產(chǎn)品的主流方案；而運動自適應(yīng)算法根據(jù)運動檢測得到的運動參數(shù)來選擇場內(nèi)插值或場間復(fù)制，是目前大多消費產(chǎn)品選擇的去隔行方案。
現(xiàn)有技術(shù)中的場內(nèi)插值大體可以分為行復(fù)制、行平均、基于方向插值等方法，行復(fù)制和行平均由于插值效果較差很少使用，基于方向的插值算法大體思路是首先判斷待插值點所在的方向，然后用該方向上相臨近的幾個像素點加權(quán)插值。但是目前的基于方向插值的方法存在以下三個缺陷 1、方向選取不夠，容易產(chǎn)生鋸齒； 2、小角度插值由于選取的像素點相距遠，容易引入孤立點噪聲。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種考慮更多角度像素相關(guān)性來確定插值方向并能消除孤立點噪聲的場內(nèi)插值方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，場內(nèi)插值方法，包括以下步驟 a、選取待插值點上下兩行各9個相鄰像素點的像素值，上行9個相鄰像素點的像素值從左至右依次為a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9，下行9個相鄰像素點的像素值從左至右依次為b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9； b、根據(jù)不同方向在上下兩行各9個相鄰像素點中對應(yīng)像素點的像素值絕對差和的平均，得到九個方向的像素相關(guān)性 第一方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a7-b1|+|a8-b2|+|a9-b3|)/3 第二方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a6-b3|+|a7-b4|)/2 第三方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a5-b3|+|a6-b4|+|a7-b5|)/3 第四方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a5-b4|+|a6-b5|)/2 第五方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a4-b4|+|a5-b5|+|a6-b6|)/3 第六方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a4-b5|+|a5-b6|)/2 第七方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a3-b5|+|a4-b6|+|a5-b7|)/3 第八方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a3-b6|+|a4-b7|)/2 第九方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a1-b7|+|a2-b8|+|a3-b9|)/3 方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值越大，方向的像素相關(guān)性越?。黄渲?，第一方向、第二方向、第八方向、第九方向均為小角度方向；第三方向、第四方向、第五方向、第六方向、第七方向、均為鄰近方向； c、判斷鄰近方向中最大像素相關(guān)性是否達到第一預(yù)設(shè)值；若是，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，進入步驟d； d、在所有九個方向的像素相關(guān)性中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向是否為鄰近方向；若是，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，進入步驟e； e、判斷與小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向形成補角的方向的像素相關(guān)性是否小于第二預(yù)設(shè)值，若是，則選用小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值。
第一方向至第九方向分別近似為10°、20°、45°、60°、90°、120°、135°、160°、170°。因為小角度方向(10°、20°、160°、170°)計算像素相關(guān)性時選取的像素點相距遠，最大的相差六個像素，所以在一些像素相關(guān)性差距不大的區(qū)域如果選中小角度進行插值的話可能會給該區(qū)域引入噪聲點，為了盡量避免產(chǎn)生水平邊緣的鋸齒，所以在這種情況下，只要鄰近方向(45°、60°、90°、120°、135°)的像素相關(guān)性達到第一預(yù)設(shè)值后，就不考慮小角度因素在這個五個鄰近方向中選擇像素相關(guān)性最大的方向進行插值。這樣做的理論依據(jù)是圖像像素灰度的鄰域相似性，即離得越近的像素像素值相似的可能性越大，所以在方向相關(guān)性變化不大時采用五個鄰近方向中相關(guān)性最強的方向進行插值比選用相關(guān)性最強的小角度插值的結(jié)果更可信，即為五個鄰近方向設(shè)置高的優(yōu)先級。如果選中的插值方向為小角度方向，那么還需要進一步判斷待插值點用小角度方向插值是否會引入誤差場內(nèi)插值產(chǎn)生鋸齒的原因是小角度邊緣選用了非小角度方向插值而破壞了該邊緣的連通特性，而在非小角度邊緣選中了小角度作為插值方向這樣會引入孤立點噪聲。由于真正的小角度邊緣有這樣一個特性與其形成補角的那個方向與選中的小角度方向的相關(guān)性相差很大，比如10度是九個方向中相關(guān)性最大而被選中作為插值方向，那么理論上170度的方向相關(guān)性應(yīng)該很小，不然就不是一個明顯的小角度邊緣。所以可以利用這個特性加強小角度的判斷保護邊緣細節(jié)，所以，步驟e中有判斷與小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向形成補角的方向的像素相關(guān)性是否小于第二預(yù)設(shè)值，若是，那么說明待插值點選用小角度插值是合理的，則選用小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，舍棄選中的小角度方向，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值。
通過方向選擇和加權(quán)插值后的去隔行圖像中可能還會存在一些明顯的孤立噪聲點，所以可進一步的，在插值完成后對輸出圖像進行一次孤立點濾波對保證去隔行效果，孤立點與周圍像素點存在很明顯的灰度差，所以利用灰度差值判斷插值點是否為噪聲點，如果為噪聲點就利用中值濾波去噪，濾波后的輸出就是基于邊緣的場內(nèi)插值去隔行結(jié)果。即本發(fā)明還可進一步增加步驟f基于方向的插值完成后，判斷插值點與上下鄰近像素點的像素值絕對差的平均值是否大于第三預(yù)設(shè)值，若是，判斷該插值點為噪聲點，采用中值濾波器對該插值點進行濾波；若否，則保存原插值結(jié)果?；蛘咴黾硬襟Eg基于方向的插值完成后，判斷插值點與上下鄰近像素點的像素值絕對差大于第三預(yù)設(shè)值的個數(shù)是否大于門限個數(shù)，若是，判斷該插值點為噪聲點，采用中值濾波器對該插值點進行濾波；若否，則保存原插值結(jié)果。
本發(fā)明的有益效果是，能夠得到光滑邊緣、細節(jié)無閃爍的插值結(jié)果。



圖1為待插值點和計算其方向的像素相關(guān)性所用像素的位置關(guān)系示意圖。

具體實施例方式 1.由待插值點上下兩行存在的像素灰度信息(如圖1所示，上行9個相鄰像素點的灰度值從左至右依次為a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9，下行9個相鄰像素點的灰度值從左至右依次為b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9，待插值點x)計算九個方向的像素相關(guān)性，方向的像素相關(guān)性通過計算不同方向上對應(yīng)像素點灰度絕對差和的平均表現(xiàn)，共九個方向，第一方向至第九方向(10°、20°、45°、60°、90°、120°、135°、160°、170°)對應(yīng)像素點的灰度值絕對差和的平均值分別為p1、p2……p9 p1(|a7-b1|+|a8-b2|+|a9-b3|)/3 p2(|a6-b3|+|a7-b4|)/2 p3(|a5-b3|+|a6-b4|+|a7-b5|)/3 p4(|a5-b4|+|a6-b5|)/2 p5(|a4-b4|+|a5-b5|+|a6-b6|)/3 p6(|a4-b5|+|a5-b6|)/2 p7(|a3-b5|+|a4-b6|+|a5-b7|)/3 p8(|a3-b6|+|a4-b7|)/2 p9(|a1-b7|+|a2-b8|+|a3-b9|)/3 灰度值絕對差和的平均值越大說明該方向待插值點兩端像素點灰度差距越大相關(guān)性越弱；相反方向的像素相關(guān)性越大。本發(fā)明認為九個方向中方向的像素相關(guān)性最大的為待插值點所在區(qū)域的一個邊緣方向，所以插值就按照方向像素相關(guān)性最大的方向進行；本實施例直接采用灰度值絕對差和的平均值反應(yīng)方向的像素相關(guān)性； 2.圖像像素在鄰域內(nèi)具有相似性，所以當(dāng)九個方向的像素相關(guān)性相差不大時，選取小方向插值的結(jié)果不如選取鄰近的五個方向插值結(jié)果值得信任，所以預(yù)設(shè)一個鄰近方向優(yōu)先門限T1，當(dāng)最鄰近的五個方向滿足Min(p3，p4，p5，p6，p7)<T1時，即使小角度方向的相關(guān)性比鄰近的五方向相關(guān)性還要大，也選取五方向中像素相關(guān)性最大的方向進行插值；當(dāng)條件Min(p3，p4，p5，p6，p7)<T1不能滿足時，選取九個方向中像素相關(guān)性最大者為最終的插值方向； 3.當(dāng)九個方向中像素相關(guān)性最大者屬于鄰近的五方向，那么就方向進行插值，插值結(jié)果為這個方向上幾個像素點灰度的加權(quán)；當(dāng)九個方向中的像素相關(guān)性最大者是小角度時，當(dāng)九個方向中相關(guān)性最大者是小角度時，判斷與選中的小角度形成補角的方向的相關(guān)性是否足夠小，本實施例直接通過該補角的方向?qū)?yīng)像素點的灰度值絕對差和的平均值是否大于閾值T2來判斷，如是就按照選取的小角度進行插值；如否，舍棄小角度，用鄰近的五方向中相關(guān)性最大的方向進行插值；如Min(p1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，p8，p9)＝p1，且T1≤Min(p3，p4，p5，p6，p7)，九個方向中相關(guān)性最大者是小角度10°時，則判斷其補角170°對應(yīng)的p9是否大于T2，如是，則說明補角的方向的相關(guān)性是否足夠小。
本實施例中每個方向的加權(quán)插值方式如下 10° (a8+b2+a9+b1)/4 20° (a7+b4)/2 45° (a6+b4)/3 60° (a5+b4+a6+b5)/4 90° (a5+b5)/2 120° (a4+b5+a5+b6)/4 135° (a6+b4)/3 160° (a4+b7)/2 170° (a1+b8+a2+b9)/4 當(dāng)然基于方向的插值算法并不局限于上式，基于方向的插值算法可以是平均、線性或非線性擬和等加權(quán)插值方式； 4.經(jīng)方向選擇和加權(quán)插值后，去隔行視頻圖像中可能還有少量孤立噪聲點，這些噪聲都大部分都是小角度選擇事物造成的。因為這些點和周圍幾點的灰度反差大，所以容易判斷分兩種情況考慮，一是如果當(dāng)前插值點與其上下六個相鄰像素點的灰度絕對差平均大于閾值T_noise，二是當(dāng)前像素與周圍六個點的灰度差大于閾值T_noise的個數(shù)大于4，當(dāng)前插值點滿足這兩個條件之一就認為是孤立點噪聲，判斷為噪聲后用中值濾波器濾波。
本實施例中所述的優(yōu)先門限T1、閾值T2、閾值T_noise，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可通過常規(guī)的實驗得到經(jīng)驗值，并通過具體的需求進行調(diào)整。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1場內(nèi)插值方法，其特征在于，包括以下步驟
a、選取待插值點上下兩行各9個相鄰像素點的像素值，上行9個相鄰像素點的像素值從左至右依次為a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9，下行9個相鄰像素點的像素值從左至右依次為b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9；
b、根據(jù)不同方向在上下兩行各9個相鄰像素點中對應(yīng)像素點的像素值絕對差和的平均，得到九個方向的像素相關(guān)性
第一方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a7-b1|+|a8-b2|+|a9-b3|)/3
第二方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a6-b3|+|a7-b4|)/2
第三方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a5-b3|+|a6-b4|+|a7-b5|)/3
第四方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a5-b4|+|a6-b5|)/2
第五方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a4-b4|+|a5-b5|+|a6-b6|)/3
第六方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a4-b5|+|a5-b6|)/2
第七方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a3-b5|+|a4-b6|+|a5-b7|)/3
第八方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a3-b6|+|a4-b7|)/2
第九方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值(|a1-b7|+|a2-b8|+|a3-b9|)/3
方向?qū)?yīng)像素點的像素值絕對差和的平均值越大，方向的像素相關(guān)性越?。黄渲校谝环较?、第二方向、第八方向、第九方向均為小角度方向；第三方向、第四方向、第五方向、第六方向、第七方向、均為鄰近方向；
c、判斷鄰近方向中最大像素相關(guān)性是否達到第一預(yù)設(shè)值；若是，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，進入步驟d；
d、在所有九個方向的像素相關(guān)性中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向是否為鄰近方向；若是，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，進入步驟e；
e、判斷與小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向形成補角的方向的像素相關(guān)性是否小于第二預(yù)設(shè)值，若是，則選用小角度方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值；若否，選用鄰近方向中最大像素相關(guān)性所對應(yīng)的方向為插值方向，進行基于方向的插值。
權(quán)利要求2如權(quán)利要求1所述場內(nèi)插值方法，其特征在于，還包括步驟f，基于方向的插值完成后，判斷插值點與上下鄰近像素點的像素值絕對差的平均值是否大于第三預(yù)設(shè)值，若是，判斷該插值點為噪聲點，采用中值濾波器對該插值點進行濾波；若否，則保存原插值結(jié)果。
權(quán)利要求3如權(quán)利要求1所述場內(nèi)插值方法，其特征在于，還包括步驟g，基于方向的插值完成后，判斷插值點與上下鄰近像素點的像素值絕對差大于第三預(yù)設(shè)值的個數(shù)是否大于門限個數(shù)，若是，判斷該插值點為噪聲點，采用中值濾波器對該插值點進行濾波；若否，則保存原插值結(jié)果。
權(quán)利要求4如權(quán)利要求1、2或3所述場內(nèi)插值方法，其特征在于，所述像素值為灰度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及視頻處理技術(shù)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種考慮更多角度像素相關(guān)性來確定插值方向并能消除孤立點噪聲的場內(nèi)插值方法。本發(fā)明參考角度取九個方向，分為四個小角度方向與五個鄰近方向。在一些像素相關(guān)性差距不大的區(qū)域如果選中小角度進行插值的話可能會給該區(qū)域引入噪聲點，所以，只要鄰近方向的像素相關(guān)性達到第一預(yù)設(shè)值后，就不考慮小角度因素在這個五個鄰近方向中選擇像素相關(guān)性最大的方向進行插值，如考慮小角度還需判斷該小角度的補角的方向的像素相關(guān)性是否小于第二預(yù)設(shè)值，如是，選用小角度，如否，在五個鄰近方向中選擇像素相關(guān)性最大的方向進行插值。本發(fā)明能夠得到光滑邊緣、細節(jié)無閃爍的插值結(jié)果。
文檔編號H04N7/01GK101437137SQ200810306378
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者強 劉, 濤 陳, 徐慧博 申請人:四川虹微技術(shù)有限公司