本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像插值方法及裝置。

背景技術(shù)：

圖像插值是一種應(yīng)用廣泛的圖像處理方法，它可以為數(shù)碼圖像增加或減少像素的數(shù)目，如將低分辨率的圖像插值成高分辨率圖像以便在高分辨率顯示器上清晰顯示。

一幅自然圖像通常由平坦區(qū)域、邊緣、角點(diǎn)、紋理等基本要素構(gòu)成，現(xiàn)有的插值技術(shù)往往只針對(duì)某種圖像要素具有較好的插值效果。例如，雙三次插值方法是一種常用的圖像插值方法，它的優(yōu)點(diǎn)是插值系數(shù)與圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)，算法復(fù)雜度低，對(duì)平坦區(qū)域和圖像角點(diǎn)的插值效果較好，但在插值邊緣時(shí)會(huì)出現(xiàn)混淆、模糊等現(xiàn)象。而另一種利用參數(shù)方程來(lái)描述邊緣的幾何特性的邊緣導(dǎo)向的插值方法，在對(duì)尺度適中、方向穩(wěn)定的一般邊緣插值時(shí)，能夠得到平滑清晰的插值結(jié)果，但邊緣導(dǎo)向的插值方法需要滿足幾何對(duì)偶性假設(shè)，即要滿足高、低分辨率圖像在對(duì)應(yīng)位置處的幾何特性保持一致，在不滿足幾何對(duì)偶性假設(shè)時(shí)，邊緣導(dǎo)向插值會(huì)出現(xiàn)假紋理和斑點(diǎn)噪聲等人為現(xiàn)象。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在插值后的圖像質(zhì)量較差的問(wèn)題，表現(xiàn)為不能同時(shí)避免插值圖像中的混淆模糊、斑點(diǎn)噪聲和假紋理的人為現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提高圖像插值后的圖像質(zhì)量，使得插值后的圖像同時(shí)避免插值圖像中的混淆模糊、斑點(diǎn)噪聲和假紋理的人為現(xiàn)象。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種圖像插值的方法，所述方法包括：

對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；

判斷所述待插值像素點(diǎn)是否處于圖像邊緣；

當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo) 向插值；

當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)不處于圖像邊緣時(shí)，將所述初始灰度值作為最終灰度值；

計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度；

判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值；

當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，得到所述待插值像素點(diǎn)的所述最終灰度值；

當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度大于或等于所述第一閾值時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值。

可選地，所述計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，包括：

將M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，M通過(guò)公式計(jì)算；其中，e_i＝(x_i–h_bic)²，x_i為待插值像素點(diǎn)相鄰的4個(gè)像素點(diǎn)中第i個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，h_bic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差。

可選地，所述融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，包括：

將h作為所述待插值像素點(diǎn)的所述最終灰度值，h通過(guò)公式計(jì)算獲得；其中，h_ed表示所述對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，h_bic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；th表示所述第一閾值，M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。

可選地，所述當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值，包括：

在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，重復(fù)使用計(jì)算所述待插像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)的灰度值與所述待插像素點(diǎn)的灰度值平方估計(jì) 中出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像插值裝置，所述裝置包括：雙三次插值計(jì)算單元、第一判斷單元、邊緣導(dǎo)向插值單元、滿足程度計(jì)算單元、第二判斷單元、融合單元和輸出單元；

所述雙三次插值計(jì)算單元，適于對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；

所述第一判斷單元，適于判斷所述待插值像素點(diǎn)是否處于圖像邊緣；

所述邊緣導(dǎo)向插值單元，適于在所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值；

所述滿足程度計(jì)算單元，適于計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度；

所述第二判斷單元，適于判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值；

所述融合單元，適于當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果；

所述輸出單元，適于當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，將所述融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果作為所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值輸出；當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度大于或等于所述第一閾值時(shí)，或當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)不處于圖像邊緣時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值輸出。

可選地，所述滿足程度計(jì)算單元適于：將M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，M通過(guò)公式計(jì)算；其中，e_i＝(x_i–h_bic)，x_i為待插值像素點(diǎn)相鄰的4個(gè)像素點(diǎn)中第i個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，hbic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差。

可選地，所述融合單元適于：將h作為所述待插值像素點(diǎn)的所述最終灰度值，h通過(guò)公式計(jì)算獲得；其中，h_ed表示所述對(duì)所述 待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，h_bic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；th表示所述第一閾值，M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。

可選地，所述邊緣導(dǎo)向插值單元還適于：

在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，重復(fù)使用計(jì)算所述待插像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)的灰度值與所述待插像素點(diǎn)的灰度值平方估計(jì)中出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案通過(guò)對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值，當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值，當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)不處于圖像邊緣時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值，計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值，當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，得到所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值，當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度大于或等于所述第一閾值時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值，由于本技術(shù)方案融合了雙三次插值的結(jié)果和邊緣導(dǎo)向插值的結(jié)果，具體提供了融合結(jié)果的方法，并且區(qū)分了是否使用融合結(jié)果的條件，即將幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度量化并與第一閾值比較來(lái)確定是否使用融合結(jié)果，從而可以同時(shí)避免插值圖像中的混淆、斑點(diǎn)噪聲和假紋理的人為現(xiàn)象，提高了插值后高分辨率圖像的質(zhì)量。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，重復(fù)使用計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)與所述待插值像素點(diǎn)的灰度值之差的平方估計(jì)中出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)，從而可以減小邊緣導(dǎo)向插值的運(yùn)算量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的一種圖像插值方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的一種獲得兩倍于原始圖像尺寸的高分辨率圖像 時(shí)的插值示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的一種中心像素和毗鄰像素的位置關(guān)系的示意圖；

圖4是在計(jì)算待插值像素點(diǎn)與相鄰4個(gè)像素點(diǎn)的灰度差平方的估計(jì)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例中的一種替換相同差值項(xiàng)的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的一種圖像插值裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)中所言，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)一幅圖像進(jìn)行插值得到的圖像質(zhì)量較差，表現(xiàn)為不能同時(shí)避免插值圖像中的混淆模糊、斑點(diǎn)噪聲和假紋理的人為現(xiàn)象。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值，當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值，當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)不處于圖像邊緣時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值，計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值，當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，得到所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值，當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度大于或等于所述第一閾值時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值，由于本技術(shù)方案融合了雙三次插值的結(jié)果和邊緣導(dǎo)向插值的結(jié)果，具體提供了融合結(jié)果的方法，并且區(qū)分了是否使用融合結(jié)果的條件，從而可以同時(shí)避免插值圖像中的混淆、斑點(diǎn)噪聲和假紋理的人為現(xiàn)象，提高了插值后高分辨率圖像的質(zhì)量。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的一種圖像插值方法的流程圖。如圖1所示的圖像插值方法可以包括：

步驟S101：對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值。

在具體實(shí)施中，所述待插值像素點(diǎn)可以是中心像素或毗鄰像素。參照?qǐng)D3所示，黑色方塊h₀為所述中心像素，黑色三角塊h₁為所述毗鄰像素。

在具體實(shí)施中，雙三次插值由于是一種相對(duì)穩(wěn)定的計(jì)算方法，所以將雙三次插值的結(jié)果作為待插值像素的初始灰度值。此外，初始使用雙三次插值的結(jié)果可以簡(jiǎn)化運(yùn)算。

步驟S102：判斷所述待插值像素點(diǎn)是否處于圖像邊緣；當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，執(zhí)行步驟S103，否則執(zhí)行步驟S107。

在具體實(shí)施中，可以根據(jù)梯度變化等因素來(lái)判斷所述待插值像素點(diǎn)是否處于圖像邊緣。

步驟S103：對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值。

在具體實(shí)施中，當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值，當(dāng)所述待查像素點(diǎn)處在圖像的非邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)采用雙三次插值，即此時(shí)使用步驟S101中計(jì)算的初始灰度值作為待插值像素點(diǎn)在高分辨率圖像中的灰度值。

在具體實(shí)施中，計(jì)算邊緣導(dǎo)向插值的結(jié)果可以采用公式其中，x_i為待插值像素點(diǎn)相鄰的4個(gè)像素點(diǎn)中第i個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，w_i為權(quán)重，根據(jù)與待插值像素點(diǎn)相鄰的4個(gè)像素點(diǎn)中第i個(gè)像素點(diǎn)與待插值像素點(diǎn)的相似度來(lái)確定，所述相似度越大，w_i越大。w_i可以根據(jù)公式w_i＝(E(n_i²)+c)^-2來(lái)計(jì)算，其中c為常量，E(n_i²)為第i個(gè)像素點(diǎn)與待插值像素點(diǎn)灰度差值平方的估計(jì)，n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差。

在具體實(shí)施中，在進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值的過(guò)程中，可以在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，具體在計(jì)算上述的E(n_i²)時(shí)，可以重復(fù)使用與之相鄰的待插值像素點(diǎn)計(jì)算E(n_i²)時(shí)出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)。

步驟S104：計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。

由于邊緣導(dǎo)向的插值方法的重要依據(jù)是幾何對(duì)偶性假設(shè)，該假設(shè)認(rèn)為圖像內(nèi)容的幾何特性在高、低分辨率圖像中保持一致，如圖像邊緣。如果幾何對(duì)偶性假設(shè)無(wú)法得到滿足，邊緣導(dǎo)向的插值方法會(huì)產(chǎn)生一些人為現(xiàn)象。例如，草地圖像的邊緣的尺度較小且強(qiáng)度弱，插值出的像素與直接映射到高分辨率 圖像中的像素相差較大，使得斑點(diǎn)效應(yīng)非常明顯。又如，對(duì)圖像中的角點(diǎn)使用邊緣導(dǎo)向的插值方法時(shí)在角點(diǎn)處產(chǎn)生毛刺。

因此，所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度關(guān)系到邊緣導(dǎo)向的插值方法的使用效果。

在具體實(shí)施中，計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度可以包括：

將M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，M通過(guò)公式計(jì)算；其中，e_i＝x_i-h_bic，x_i表示與所述待插值像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)中其中一個(gè)的灰度值，h_bic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到的初始灰度值；n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)使用計(jì)算得到的M來(lái)反映幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。

步驟S105：判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值；當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于第一閾值時(shí)，執(zhí)行步驟S106，否則執(zhí)行步驟S107。

在具體實(shí)施中，所述第一閾值的設(shè)定可以進(jìn)行不同的調(diào)整而設(shè)定，在此不做限制。

步驟S106：融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，得到所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值。

在具體實(shí)施中，當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，可以將h作為所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值，h通過(guò)公式計(jì)算獲得；其中，h_ed表示所述對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，h_bic為對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到的初始灰度值；th表示所述第一閾值，M表示所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。

本發(fā)明實(shí)施例融合了雙三次插值結(jié)果和邊緣導(dǎo)向插值結(jié)果，而融合兩個(gè)結(jié)果需要的條件之一是所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值。因此，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，實(shí)際上通過(guò)提出一種評(píng)價(jià)所述幾何對(duì)偶性 假設(shè)的滿足程度的方法，并加入所述幾何對(duì)偶性假設(shè)與第一閾值間的大小判斷，可較準(zhǔn)確地衡量是否同時(shí)使用雙三次插值和邊緣導(dǎo)向的插值得到的結(jié)果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域的待插值像素點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行插值，并且當(dāng)滿足上述設(shè)置的條件時(shí)，融合兩個(gè)結(jié)果得到圖像質(zhì)量較高，從而使得采用本方案的圖像不會(huì)出現(xiàn)混淆模糊、假紋理和斑點(diǎn)噪聲中的任意一種或幾種。

步驟S107：將所述初始灰度值作為所述最終灰度值。

在具體實(shí)施中，當(dāng)待插值像素點(diǎn)處于非邊緣區(qū)域時(shí)，可以直接采用雙三次插值，這是由于邊緣導(dǎo)向的插值方法在非邊緣區(qū)域的插值效果與雙三次插值的插值效果相近，而且在這種情況下，使用雙三次插值相比使用邊緣導(dǎo)向的插值方法可以簡(jiǎn)化運(yùn)算的復(fù)雜度，提高運(yùn)算速度。

在具體實(shí)施中，在毗鄰像素作為所述待插值像素點(diǎn)時(shí)，需要利用已經(jīng)插值出的中心像素中來(lái)計(jì)算E(n²_i)。

為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)的所述最終灰度值的過(guò)程，請(qǐng)參看圖2。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的一種獲得兩倍于原始圖像尺寸的高分辨率圖像的插值示意圖。結(jié)合圖1的流程圖進(jìn)行說(shuō)明。

如圖所示，假設(shè)待插值像素點(diǎn)為實(shí)心方塊所示的h₀，其4×4鄰域內(nèi)的相鄰像素點(diǎn)為P₅、P₆、P₉和P₁₀。黑色圓點(diǎn)表示的點(diǎn)P₀-P₁₅為低分辨率圖像中的像素。

首先，雙三次插值利用距離所述待插值像素點(diǎn)最近的16個(gè)像素計(jì)算出待插點(diǎn)的初始灰度值h_bic。需注意的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解所述雙三次插值如何計(jì)算出所述初始灰度值h_bic，在此不贅述。

其次，執(zhí)行步驟102，在判斷結(jié)果為是時(shí)，執(zhí)行步驟103。步驟S103中計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)的邊緣導(dǎo)向插值，邊緣導(dǎo)向插值利用最鄰近的4個(gè)像素點(diǎn)求出所述待插值像素點(diǎn)。這里使用公式進(jìn)行計(jì)算得到所述邊緣導(dǎo)向插值h_ed，其中，w_i為權(quán)重，在滿足幾何對(duì)偶性假設(shè)的前提下，可以根據(jù)相鄰低分辨率像素點(diǎn)間的灰度差值來(lái)估計(jì)相鄰像素點(diǎn)為P₅、P₆、P₉和P₁₀中第i個(gè)像素點(diǎn)與所述待插值像素點(diǎn)間的相似度，從而確定w_i，即使用公式w_i＝(E(n_i²)+c)^-2來(lái)計(jì)算w_i，其中n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4 鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差，圖2中箭頭指出了求E(n²₁)時(shí)作灰度差的兩個(gè)像素，E(n²₁)的計(jì)算式為：E(n₁²)＝((p₀-p₅)²+(p₁-p₆)²+...+(p₉-p₁₄)²)/8，計(jì)算式中的p₀-p₅表示求P₀像素點(diǎn)和P₅像素點(diǎn)的灰度差，計(jì)算式中的其他項(xiàng)表示的意思類似，不再贅述。

需要指出的是，圖2中僅給出了計(jì)算E(n²₁)的示意，即僅僅用箭頭指出了計(jì)算E(n²₁)時(shí)求灰度差的像素點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解求其他三個(gè)相鄰像素點(diǎn)P₆、P₉和P₁₀的w_i時(shí)所要列出的計(jì)算E(n²_i)的計(jì)算式。

在計(jì)算出所述邊緣導(dǎo)向插值h_ed后，執(zhí)行步驟S104。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)使用公式計(jì)算出M來(lái)衡量所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度。當(dāng)執(zhí)行步驟S105進(jìn)行判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度M是否小于第一閾值th得到的結(jié)果為是時(shí)，執(zhí)行步驟S106將雙三次插值得到的初始灰度值h_bic與邊緣導(dǎo)向插值h_ed進(jìn)行融合，具體使用公式即可計(jì)算出所述待插值像素點(diǎn)在高分辨率圖像中的最終灰度值h。

在具體實(shí)施中，如圖3所示，方塊h₀為中心像素，三角塊h₁和h₂為毗鄰像素，當(dāng)所述中心像素h₀的毗鄰像素h₁和h₂作為待插值像素點(diǎn)時(shí)，需要利用已經(jīng)插值出的中心像素h₀來(lái)計(jì)算E(n²_i)。

在具體實(shí)施中，如圖4所示，在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)h₀和h'₀進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，重復(fù)使用計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)與所述待插值像素點(diǎn)的灰度值之差的平方估計(jì)中，即重復(fù)使用計(jì)算E(n²_i)出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)。需要注意的是，h₀和h'₀是任意的兩個(gè)相鄰的中心像素，下一個(gè)與h'₀相鄰的中心像素在計(jì)算E(n²_i)時(shí)，可以復(fù)用計(jì)算h'₀邊緣導(dǎo)向插值中的相同差值項(xiàng)，以此類推。同時(shí)需要注意的是，圖4中僅給出了待插值像素點(diǎn)為中心像素的情況，相鄰兩個(gè)毗鄰像素間進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)也可以復(fù)用出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，從而可以進(jìn)一步減小算法的運(yùn)算量。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的一種圖像插值裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示的圖像插值裝置50可以包括：雙三次插值計(jì)算單元501、第一判斷單元502、邊緣導(dǎo)向插值單元503、滿足程度計(jì)算單元504、第二判斷單元505、融合單元506和輸出單元507；

所述雙三次插值計(jì)算單元501，適于對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；

所述第一判斷單元502，適于判斷所述待插值像素點(diǎn)是否處于圖像邊緣；

所述邊緣導(dǎo)向插值單元503，適于在所述待插值像素點(diǎn)處于圖像邊緣時(shí)，對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值；

所述滿足程度計(jì)算單元504，適于計(jì)算所述待插值像素點(diǎn)處的幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度；

所述第二判斷單元505，適于判斷所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度是否小于第一閾值；

所述融合單元506，適于當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果；

所述輸出單元507，適于當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度小于所述第一閾值時(shí)，將所述融合所述初始灰度值與所述邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果作為所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值輸出；當(dāng)所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度大于或等于所述第一閾值時(shí)，或當(dāng)所述待插值像素點(diǎn)不處于圖像邊緣時(shí)，將所述初始灰度值作為所述最終灰度值輸出。

在具體實(shí)施中，所述滿足程度計(jì)算單元503適于：將M作為所述幾何對(duì)偶性假設(shè)的滿足程度，M通過(guò)公式計(jì)算；其中，e_i＝(x_i–h_bic)²，x_i表示與所述待插值像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，h_bic表示對(duì)待插值像素點(diǎn)進(jìn)行雙三次插值得到初始灰度值；n_ij表示待插值像素點(diǎn)的4×4鄰域內(nèi)，同一方向上相鄰像素點(diǎn)的灰度值之差。

在具體實(shí)施中，所述融合單元505適于：將h作為所述待插值像素點(diǎn)的最終灰度值，h通過(guò)公式計(jì)算獲得；其中，h_ed表示所述對(duì)所述待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值得到的結(jié)果，th表示所述第一閾值。

在具體實(shí)施中，所述邊緣導(dǎo)向插值單元503還適于：在對(duì)兩個(gè)相鄰的待插值像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣導(dǎo)向插值時(shí)，重復(fù)使用計(jì)算所述待插像素點(diǎn)相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)的灰度值與所述待插像素點(diǎn)的灰度值平方估計(jì)中出現(xiàn)過(guò)的相同差值項(xiàng)，且用新的差值項(xiàng)置換舊的差值項(xiàng)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步 驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于以計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：ROM、RAM、磁盤或光盤等。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。