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1、(10)申请公布号 CN 102222317 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102222317 A *CN102222317A* (21)申请号 201110170052.X (22)申请日 2011.06.22 G06T 3/40(2006.01) (71)申请人 王洪剑 地址 518067 广东省深圳市南山区东滨路北 京光海景花园 B 栋 333 室 (72)发明人 王洪剑 (74)专利代理机构 深圳市顺天达专利商标代理 有限公司 44217 代理人 易钊 高瑞 (54) 发明名称 一种图像缩放方法和系统 (57) 摘要 本发明公开了一种图像缩放方法及系统， 该 方法。
2、包括 ： A. 将待处理的图像存入数据缓存器 中 ； B. 根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； C. 根 据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； D. 根据插值 点的坐标从数据缓存器中取N个像素数据， N4 ； E. 根据所确定的精度和所述插值点的坐标确定 滤波器 ； F. 使用所述滤波器对所取的像素数据进 行滤波， 并输出滤波后的数据。 实施本发明的技术 方案 ： 1. 实现了任意比例缩放功能， 2. 缩放运算 复杂度大大降低， 3. 实现缩放的同时改善了图像 质量。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2。
3、 页 CN 102222328 A1/2 页 2 1. 一种图像缩放方法， 其特征在于， 包括 ： A. 将待处理的图像存入数据缓存器中 ； B. 根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； C. 根据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； D. 根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； E. 根据所确定的精度和所述插值点的坐标确定滤波器 ； G. 使用所述滤波器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后的数据。 2. 根据权利要求 1 所述的图像缩放方法， 其特征在于， 在步骤 E 中， 所确定的精度为 1/ M， M 2， 所确定的滤波器的个数为 M 个。 3. 根据权利要求 2 所。
4、述的图像缩放方法， 其特征在于， 在步骤 E 中， 所确定的滤波器的 模型为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。 4. 根据权利要求 3 所述的图像缩放方法， 其特征在于， 在步骤 G 中， 所述滤波后的数据 为 ： 其中， P 为插值点的像素数据的值 ； 、 为所计算的滤波器的一组滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。 5. 根据权利要求 1 所述的图像缩放方法， 其特征在于， 所述步骤 D 还包括 ： 分别将所取 的像素数据的第一行或第一列至少复制一次， 将所取的像素数据的最后一行或最后一。
5、列至 少复制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数据。 6. 根据权利要求 1 所述的图像缩放方法， 其特征在于， 在步骤 D 中， 根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 行像素数据 ； 在步骤G中， 使用所述滤波器对所取的N行像素数据先进行垂直滤波， 将滤波后的数据 存入寄存器中， 当 N 行像素数据全部垂直滤波并存入寄存器后， 再进行水平滤波， 并输出水 平滤波后的数据。 7. 一种图像缩放系统， 其特征在于， 包括 ： 数据缓存模块， 用于将待处理的图像存入数据缓存器中 ； 缩放比率计算模块， 用于根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； 插值点坐标计算模块， 用于根据所述缩放比率确定插值。
6、点的坐标 ； 像素数据提取模块， 用于根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； 滤波器确定模块， 用于根据所确定的精度和所述插值点的坐标确定滤波器 ； 权 利 要 求 书 CN 102222317 A CN 102222328 A2/2 页 3 滤波模块， 用于使用所述滤波器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后的数据。 8. 根据权利要求 7 所述的图像缩放系统， 其特征在于， 所确定的滤波器的模型为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。 9. 根据权利要求 8 所述的图像缩放系统， 其特征在于， 。
7、所述滤波后的数据为 ： 其中， P 为插值点的像素数据的值 ； 、 为所计算的滤波器的一组滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。 10. 根据权利要求 7 所述的图像缩放系统， 其特征在于 , 所述取像素数据模块还用于 分别将所取的像素数据的第一行或第一列至少复制一次， 将所取的像素数据的最后一行或 最后一列至少复制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数据。 权 利 要 求 书 CN 102222317 A CN 102222328 A1/5 页 4 一种图像缩放方法和系统 技术领域 0001 本发明涉及图像处理技术， 尤其涉及一种图像缩放方法和系统。 背景技。
8、术 0002 近年来， 随着图像处理技术应用日益广泛， 但图像显示器分辨率各有不同， 所以图 像缩放是图像处理中常用的技术。 在航天航空、 医学、 通信、 多媒体等领域都有广泛的应用。 图像缩放常用的插值算法有最近邻插值、 双三次插值等。 最近邻插值算法简单， 它只是把原 始像素简单复制到其邻域内， 但缩放后的图像会出现明显的锯齿， 边缘信息保存不够完整。 而双三次插值能较好的消除锯齿， 缩放图像的平滑性好， 但其运算比最邻近插值复杂且高 频信息会部分丢失， 导致边缘轮廓模糊。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术的上述缩放后的图像质量差、 缩放 运算复杂的缺陷， 提。
9、供一种图像缩放方法， 改善了图像质量， 且缩放运算简单。 0004 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 构造一种图像缩放方法， 其特征在 于， 包括 ： A. 将待处理的图像存入数据缓存器中 ； B. 根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； C. 根据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； D. 根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； E. 根据所确定的精度和所述插值点的坐标确定滤波器 ； G. 使用所述滤波器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后的数据。 0005 在本发明所述的图像缩放方法中， 在步骤 E 中， 所确定的精度为 1/M， M 2， 所确 定的滤波器的。
10、个数为 M 个。 0006 在本发明所述的图像缩放方法中， 在步骤 E 中， 所确定的滤波器的模型为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。 0007 在本发明所述的图像缩放方法中， 在步骤 G 中， 所述滤波后的数据为 ： 说 明 书 CN 102222317 A CN 102222328 A2/5 页 5 其中， P 为插值点的像素数据的值 ； 、 为所计算的滤波器的一组滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。 0008 在本发明所述的图像缩放方法中， 所述步骤 D 还包括 ： 分别将所取的像素。
11、数据的第一行或第一列至少复制一次， 将所取 的像素数据的最后一行或最后一列至少复制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数 据。 0009 在本发明所述的图像缩放方法中， 在步骤 D 中， 根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 行像素数据 ； 在步骤G中， 使用所述滤波器对所取的N行像素数据先进行垂直滤波， 将滤波后的数据 存入寄存器中， 当 N 行像素数据全部垂直滤波并存入寄存器后， 再进行水平滤波， 并输出水 平滤波后的数据。 0010 本发明还构造一种图像缩放系统， 包括 ： 数据缓存模块， 用于将待处理的图像存入数据缓存器中 ； 缩放比率计算模块， 用于根据图像的缩放尺寸计算缩放比率。
12、 ； 插值点坐标计算模块， 用于根据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； 像素数据提取模块， 用于根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； 滤波器确定模块， 用于根据所确定的精度和所述插值点的坐标确定滤波器 ； 滤波模块， 用于使用所述滤波器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后的数据。 0011 在本发明所述的图像缩放系统中 , 所确定的滤波器的模型为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。 0012 在本发明所述的图像缩放系统中 , 所述滤波后的数据为 ： 其中， P 为插值点的像素数据的值 ； 、 为。
13、所计算的滤波器的一组滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。 0013 在本发明所述的图像缩放系统中 , 所述取像素数据模块还用于分别将所取的像 素数据的第一行或第一列至少复制一次， 将所取的像素数据的最后一行或最后一列至少复 制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数据。 0014 实施本发明的技术方案， 不仅减小了计算复杂度， 节约了运算成本， 而且提高了图 像质量。另外， 根据图像效果要求不同， 可以灵活设计不同的滤波器。 说 明 书 CN 102222317 A CN 102222328 A3/5 页 6 附图说明 0015 下面将结合附图及实施例对本发明。
14、作进一步说明， 附图中 ： 图 1 是本发明图像缩放方法实施例的流程图 ； 图 2A 是本发明选用高通滤波器滤波后的示意图 ； 图 2B 是本发明选用低通滤波器滤波后的示意图 ； 图 3 是本发明图像缩放系统实施例的逻辑结构图。 具体实施方式 0016 如图 1 所示， 在本发明图像缩放方法实施例的流程图中， 该图像处理方法包括以 下步骤 ： S101. 将待处理的图像存入数据缓存器中 ； S102. 根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； S103. 根据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； S104. 根据插值点的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； S105. 根据所确定的精度和所。
15、述插值点的坐标确定滤波器 ； S106. 使用所述滤波器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后的数据。 下面举例说明每个步骤。在步骤 S101 中， 将待处理的图像存入数据缓存器中， 实现本 发明图像方法的处理工具可以是 MATLAB、 C 语言、 C+ 等。例如， 采用 C 语言对图像进行放 大缩小处理， 那么首先要读取图像， 将图像读取到想要保存的缓存器中。在步骤 S102 中， 根 据图像的缩放尺寸计算缩放比率， 就是根据对图像放大或缩小的尺寸大小的要求， 分别计 算行和列的缩放比率 xratio、 yratio， 行缩放比率 xratio 等于原图的行的大小与缩放后图 的行的大小的比。
16、值。列缩放比率 yratio 的计算同行缩放比率 xratio 计算方法相同。若 ratio1， 则对原图进行缩小处理。而 ratio=1 则表 示处理后的图像与原图大小相同。在步骤 S103 中， 根据所述缩放比率确定插值点的坐标。 例如， 取 4 个像素数据 p1、 p2、 p3、 p4， 要将一幅图像放大到原来的二倍， 首先， 第一个插值点 应该在 p2 处， 那么， 第二个插值点就在 p2、 p3 的中点处， 第三个插值点应该在 p3 处， 依次递 推， 由 ratio 的累加就可以确定一行或一列的所有插值点的位置。再例如， 要将原图放大四 倍， 因为本算法是对一维数据的处理， 所以假。
17、设要进行行插值， 首先第一个插值点是 p2 点， 坐标为 1， 第二个插值点由计算可得其坐标是 1.25， 第三个插值点坐标是 1.5， 第四个插值 点坐标是 1.75， 第五个插值点坐标是 2。这样依次累加， 就可以求出一行的所有插值点。列 的插值坐标的确定方法同行的计算方法。在步骤 S104 中， 根据插值点的坐标从数据缓存器 中取 N 个像素数据， N 4。例如， 可以取 4 个像素数据， 也可以取 5 个像素数据， 当然， 还可 以是其它大于 4 的数量。由于所取的像素数据的数量不同， 当然后面滤波器的大小也不同， 不过设计原理相同的。五个数据的滤波效果当然比四个数据的滤波效果要好。另。
18、外， 在取 像素数据时还要考虑边缘问题。以取四个像素数据为例， 那么插值点的位置就在第二个和 第三个数据之间， 若对第一行进行行插值， 首先在第一行的第一个数据点处插值， 就需要将 第一行的第一个数据复制一个当做第一个数据。插第一行的最后一个数据时， 也要将最后 一个数据复制， 因为最后一个数据的后边还要插值， 所以需要将最后一个数据复制两个数 说 明 书 CN 102222317 A CN 102222328 A4/5 页 7 据放在该行的最后。 所以， 分别将所取的像素数据的第一行或第一列复制一次， 将所取的像 素数据的最后一行或最后一列复制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数据。 。
19、当然， 若所取的像素数据的数量为 5， 则所取像素数据的第一行或第一列分别复制两行或两列， 最 后一行或最后一列分别复制两行或两列。在步骤 S105 中， 根据所确定的精度和所述插值点 的坐标确定滤波器。例如， 在两个像素值之间等分 64 份， 所确定的精度即为 1/64， 所确定 的滤波器的个数就应为 64， 若每个滤波器的系数个数设为 4， 则总滤波器的系数个数就为 64*4。 当然， 这只是本发明的一个实施例， 并不用于限制本发明， 在其他实施例中， 所确定的 精度不同， 例如为 1/M， M 2， 所确定的滤波器的个数为 M 个。另外， 根据对图像处理的要 求的不同， 滤波器也不同。例。
20、如， 本申请所确定的滤波器的模型 （bicubic 算法） 为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。a 的值取的越小， 则该滤波器为高频增益大的滤波器， 例如， a=-2 时， 如图 2A 所示， 处理后的图像边缘细节清晰 ； 相反， a 的值取的越大， 例如， a=1 时， 如图 2B 所示， 则该 滤波器为高频增益小的滤波器， 处理后的图像边缘平滑。 因此， 可根据需要选择合适的滤波 器， 例如， 图像的高频信息丰富的地方可以选择高通滤波器。在步骤 S106 中， 使用所述滤波 器对所取的像素数据进行滤波， 并输出滤波后。
21、的数据。滤波后的数据为 ： 其中， P 为插值点的像素数据的值 ；、 为滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。例如， 在取 4 个像素数据时， 滤波后的数据为 ： 。 0017 另外， 在对二维的图像进行缩放处理时， 通常是先进行一维 （如行或列） 处理， 等这 一维数据都处理完了， 将处理后的数据进行保存， 然后再进行另一维的处理， 再重新进行步 骤 S104， 重新取另一维的像素数据， 这样就增加了需要的存储空间， 而且还要将刚插值的像 素数据再重新取出来， 操作繁琐。为了节省存储空间， 在一个优选实施例中， 以取四个像素 数据为例进行说明， 在步骤 S104。
22、 中， 首先采用四条 linebuffer 取 4 行像素数据。在步骤 S106 中， 先对这 4 行像素数据进行垂直滤波， 其滤波原理与上文所描述的相同， 在此不再赘 述。然后将垂直滤波后的像素数据暂时存储在寄存器中， 当 4 行像素数据全部垂直滤波后， 并且都已经存储在寄存器后， 再将寄存器中的像素数据按照步骤 S104 的方法取出来， 对它 们进行水平滤波。全部处理完成以后， 最后输出滤波后的数据。 0018 图 3 是本发明图像缩放系统实施例的逻辑结构图， 该图像缩放系统包括数据缓存 模块101、 缩放比率计算模块102、 插值点坐标计算模块103、 像素数据提取模块104、 滤波器 。
23、确定模块105和滤波模块106。 其中， 数据缓存模块101用于将待处理的图像存入数据缓存 器中 ； 缩放比率计算模块 102 用于根据图像的缩放尺寸计算缩放比率 ； 插值点坐标计算模 块 103 用于根据所述缩放比率确定插值点的坐标 ； 像素数据提取模块 104 用于根据插值点 的坐标从数据缓存器中取 N 个像素数据， N 4 ； 滤波器确定模块 105 用于根据所确定的精 说 明 书 CN 102222317 A CN 102222328 A5/5 页 8 度和所述插值点的坐标确定滤波器 ； 滤波模块 106 用于使用所述滤波器对所取的像素数据 进行滤波， 并输出滤波后的数据。 0019 。
24、优选地， 所确定的滤波器的模型为 ： 其中，即为滤波器的一组滤波系数 ； x 为插值点的坐标与相邻的 N 个像素的距离 ； a 为锐化系数。 0020 使用该所确定的滤波器进行滤波后输出的数据为 ： 其中， P 为插值点的像素数据的值 ； 、 为滤波系数 ； p1、 p2、 p3、 pN 为 N 个像素数据的值。 0021 另外， 在像素数据提取模块 104 取像素数据时， 考虑到边缘的问题， 分别将所取的 像素数据的第一行或第一列至少复制一次， 将所取的像素数据的最后一行或最后一列至少 复制两次， 以补偿在边缘处滤波时所缺失的像素数据。 0022 在另一个优选实施例中， 为节省存储空间， 像。
25、素数据提取模块 104 可先从数据缓 存器中取 N 行像素数据， 然后滤波模块 106 使用所确定的滤波器对所取的 N 行像素数据先 进行垂直滤波， 将滤波后的数据存入寄存器中， 当 N 行像素数据全部垂直滤波后， 再进行水 平滤波， 并输出水平滤波后的数据。 0023 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的权利要求范围之内。 说 明 书 CN 102222317 A CN 102222328 A1/2 页 9 图 1 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 102222317 A CN 102222328 A2/2 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102222317 A 。