Патент на изобретение №2221275
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИНТЕРПОЛЯЦИИ ДВУХГРАДАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для обработки изображения. Техническим результатом является повышение точности. Изобретение основано на том, что рассчитывают величину интерполяции на основе таблицы пороговых значений в соответствии с контекстом оценки состояния элементов изображения, окружающих интерполируемый элемент изображения, рассчитывают величину интерполяции, рассчитывают контекст изображения, получают пороговое значение, соответствующее рассчитанному контексту и сравнивают величину интерполяции с пороговым значением. 7 з.п.ф-лы, 8 ил. Настоящее изобретение относится к способу интерполяции двухградационного изображения, а более конкретно к усовершенствованному способу интерполяции, в котором переменное пороговое значение, используемое для определения величины генерируемого посредством интерполяции элемента изображения, определяется на основании контекста (оценки состояния соседних элементов изображения). Недавно в MPEG-4 была добавлена функция для обработки информации о форме. Информация о форме, которая относится к информации об объекте изображения, называется двухградационным изображением. Для кодирования такого двухградационного изображения в соответствии с MPEG-4 применяется использующий контекст арифметический кодер (САЕ). Для кодирования формы с дефектами к каждому макроблоку двухградационной формы применяется способ нисходящей дискретизации и способ восходящей дискретизации. Изображение формы делится на блоки формы с размером М ![]() Фиг.1А является диаграммой, иллюстрирующей способы кодирования и декодирования двухградационного изображения в соответствии с MPEG-4. Фиг. 1В является макроблоком формы, для которой выполняется шаг нисходящей дискретизации, показанный на фиг.1А. Фиг. 1С является макроблоком формы, для которой выполняется шаг восходящей дискретизации, показанный на фиг.1А. Фиг.2 является диаграммой, иллюстрирующей известный способ интерполяции. Фиг. 3А-3D являются диаграммами, иллюстрирующими способ интерполяции в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.4 показан пример таблицы пороговых значений. На фиг. 5А представлена таблица, показывающая взаимосвязь между суммой величин опорных элементов изображения и возможных величин интерполяции. Фиг.5В является таблицей с примерами возможных кандидатов пороговых значений, соответствующих возможным суммам опорных элементов изображения. Фиг. 6 является таблицей, показывающей медиану, выбранную из множества кандидатов пороговых значений фиг.5В, соответствующих возможным комбинациям контекста. Фиг.7 является таблицей пороговых значений, заполненной при рассмотрении ограниченного диапазона пороговой величины, показанной на фиг.6 в соответствии с возможными комбинациями контекстов. Фиг. 8А-8С иллюстрируют результаты выполнения способа интерполяции в соответствии с настоящим изобретением в сравнении с результатами выполнения ранее известного способа. Способы кодирования и декодирования фиг.1А двухградационного изображения с информацией об объекте в соответствии с MPEG-4 содержат шаг 100 нисходящей дискретизации, шаг кодирования 102, шаг обратного кодирования 104 и шаг восходящей дискретизации 106. На шаге нисходящей дискретизации 100 М ![]() ![]() ![]() ![]() INP[P1]=r ![]() ![]() ![]() INP[P2]=r ![]() ![]() ![]() INP[P3]=r ![]() ![]() ![]() INP[P4]=r ![]() ![]() ![]() где r, s и t являются весами, которые соответствуют расстоянию от интерполируемого элемента изображения, то есть r является весом элемента изображения объекта, ближайшего к интерполируемому элементу изображения, s является весом следующих, ближайших к интерполируемому элементу изображения элементов изображения объекта, а t является весом элементов изображения объекта, окружающих следующие ближайшие элементы изображения. Кроме этого удовлетворяется условие r>s>t. Затем сравнивается величина интерполяции INP[P] и пороговое значение THR. Здесь пороговое значение THR устанавливается равным величине, равной половине наибольшей возможной величины интерполяции. Например, если r, s и t равны соответственно 4, 2 и 1, то пороговое значение устанавливается равным 8. Если величина интерполяции INP[P] больше порогового значения THR, то величина элемента изображения интерполируемого элемента изображения становится равной 1. В противном случае величина элемента изображения интерполируемого элемента изображения становится равной 0. Здесь используется только одна пороговая величина THR, но может использоваться и некоторая совокупность величин интерполяции INP. Так, если величина интерполяции INP[P] и пороговое значение THR близки друг к другу, то неизвестно, правильно ли найдена величина элемента изображения интерполируемого элемента изображения. Соответственно возникают различные явления в виде образования блоков или сглаживания в восстановленном двухградационном изображении. Для уменьшения эффекта образования блоков или сглаживания пороговое значение, которое сравнивается с величиной интерполяции INP[P], определяется адаптивно в соответствии с контекстом (оценкой состояния элементов изображения (опорных элементов изображения), которые окружают интерполируемый элемент изображения), тем самым устраняется неоднозначность при определении величины элемента изображения интерполируемого элемента изображения. Теперь будет описан способ интерполяции в соответствии с предпочтительным исполнением настоящего изобретения со ссылкой на фиг.3А-3D. На фиг. 3А-3D элементы изображения А, В, С, D, Е, F, G, H, I, J, К и L, обозначенные как “0”, представляют элементы изображения объекта, принадлежащие уменьшенному изображению, элементы изображения Е, F, G, H, I, J, К и L представляют опорные элементы изображения, а элементы изображения Р1, Р2, Р3 и Р4, обозначенные как “X”, представляют интерполируемые элементы изображения, восстановленного двухградационного изображения. Вначале рассчитывается величина интерполяции INP[P] на основании элементов изображения объекта следующим образом: INP[P1]=r ![]() ![]() ![]() INP[P2]=r ![]() ![]() ![]() INP[P3]=r ![]() ![]() ![]() IMP[P4]=r ![]() ![]() ![]() где r, s и t являются весами, соответствующими расстоянию от интерполируемого элемента изображения, то есть r является весом элемента изображения объекта, ближайшего к интерполируемому элементу изображения, s является весом следующих ближайших к интерполируемому элементу изображения элементов изображения объекта, a t является весом элементов изображения объекта, окружающих следующие ближайшие элементы изображения. Кроме этого удовлетворяется условие r>s>t. Здесь r, s и t равны соответственно 4, 2 и 1. Затем на основании следующего уравнения (1) рассчитывается контекст Ср, представляющий собой оценку состояния опорных элементов изображения: ![]() где Р представляет положение интерполируемого элемента изображения, О представляет опорный элемент изображения, a k является индексом опорных элементов изображения, а также весом. Здесь индекс k изменяется в зависимости от взаимного расположения интерполируемого элемента изображения и примыкающих элементов изображения объекта. На фиг.3А-3D показан индекс опорных элементов изображения во время интерполяции интерполируемых элементов изображения P1, Р2, Р3 и Р4. Затем в соответствии с рассчитанным контекстом на основании таблицы фиг. 4 определяется пороговая величина THR. Пороговая величина фиг.4 получается экспериментальным путем, в результате сравнения исходного изображения и восстановленного двухградационного изображения так, чтобы минимизировать ошибку восстановления. В таблице пороговых значений фиг.4 величины контекста упорядочиваются в левом столбце по их размерам и по 16 единиц, а в каждой строке упорядочиваются пороговые значения, соответствующие каждой величине контекста. Так как количество опорных элементов изображения для расчета контекста равно 8, то количество возможных комбинаций оказывается равным 256. В соответствии с фиг.3А, если величина контекста равна 0, то величина опорных элементов изображения “FELKJIHG” оказывается равной 00000000. Кроме того, величина опорных элементов изображения оказывается равной 10000000 и 01000000, если величины опорных элементов изображения соответственно равны 1 и 2. Кроме этого, если величина контекста равна 255, то величина опорных элементов изображения оказывается равной 11111111. На фиг.4 ссылочные позиции 400, 402 и 404 представляют пороговые значения, когда величины контекста равны 0, 1 и 2 соответственно. Кроме этого, ссылочная позиция 406 представляет пороговое значение, когда величины контекста равны 255. То есть когда величины контекста равны 0, 1 и 2, то пороговые значения равны 5, 6 и 6 соответственно. Кроме того, когда величина контекста равна 255, то пороговое значение равно 14, как указано ссылочной позицией 406. Величина интерполяции INP[P] сравнивается с пороговым значением в соответствии с контекстом элементов изображения объекта для определения величины элемента изображения интерполируемого элемента изображения. Если величина интерполяции INP[P] превышает пороговое значение THR, то величина элемента изображения интерполируемого элемента изображения устанавливается равной 1. В противном случае, величина элемента изображения интерполируемого элемента изображения устанавливается равной 0. Таблица пороговых величин, используемая в настоящем изобретении, успешно определяется с учетом величин опорных элементов изображения. Процедура подготовки таблицы пороговых значений с учетом величин опорных элементов изображения будет описана со ссылкой на фиг.5-7. 1) Рассчитываются возможные суммы опорных элементов изображения. Здесь сумма опорных элементов изображения представляет сумму величин элементов изображения опорных элементов изображения, которые учитываются при расчете контекста. Например, она относиться к сумме величин элементов изображения опорных элементов изображения, обозначенных как Е, F, G, Н, I, J, К и L на фиг.3. Так как на фиг.3 количество опорных элементов изображения равно 8, то возможная сумма опорных элементов изображения равна одному из следующих значений 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8. 2) Рассчитываются возможные величины интерполяции с учетом возможных сумм опорных элементов изображения. На фиг. 5А показана взаимосвязь между суммами опорных элементов изображения и возможными величинами интерполяции. На фиг.5А суммы опорных элементов изображения упорядочиваются в левом столбце в соответствии с их размером, а возможные величины интерполяции в суммах опорных элементов изображения упорядочиваются в правом столбце. Здесь веса r, s и t равны соответственно 4, 2 и 1. Например, если сумма опорных элементов изображения равна 0, то есть все величины элементов изображения опорных элементов изображения равны 0, то величина интерполяции равна одному из значений 0, 2, 4, 6, 8 и 10. Если все величины элементов изображения смежных элементов изображения объекта А, В, С и D равны 0, то величина интерполяции становиться равной 0. Кроме того, если все величины элементов изображения смежных элементов изображения объекта А, В, С и D равны 1, то величина интерполяции становится равной 10. Аналогично, если сумма опорных элементов изображения равна 8, то есть если все величины элементов изображения опорных элементов изображения равны 0, то величина интерполяции становиться равной одному из значений 8, 10, 12, 14, 16 и 18. 3) Определяются возможные кандидаты пороговых значений с учетом возможных сумм опорных элементов изображения. На фиг. 5В показаны возможные пороговые значения, соответствующие возможным величинам интерполяции. На фиг.5В возможные кандидаты пороговых значений являются медианными величинами каждой смежной пары возможных пороговых величин, упорядоченных по размеру на фиг.5В. 4) Из возможных кандидатов пороговых значений выбирается пороговое значение с учетом соответствующего значения контекста, соответствующего возможным суммам опорных элементов изображения. Здесь пороговое значение может быть медианой возможных пороговых значений. 5) Составляется таблица после приведения в соответствие контекстов выбранным пороговым значениям. Здесь каждый контекст соответствует пороговому значению по отношению к сумме соответствующих опорных элементов изображения. На фиг.6 показаны пороговые значения, выбранные из кандидатов пороговых значений фиг. 5В, соответствующих величинам, расположенным на медиане кандидатов пороговых значений в соответствии с возможными комбинациями контекста. На фиг. 6 ссылочные позиции 600, 602 и 604 представляют пороговые значения, когда пороговые значения равны соответственно 0, 1 и 2. Кроме этого, ссылочная позиция 606 представляет пороговое значение, когда величина контекста равна 255. То есть если величины контекста равны 0, 1 и 2, то пороговые значения становятся равными 5, 6 и 6 соответственно. Кроме того, если величин контекста равна 255, то пороговое значение становится равным 13. Если величина контекста равна 0, то есть если сумма опорных элементов изображения равна 0 на фиг.5А, то множество кандидатов пороговых величин включает -1, 1, 3, 5, 7. 9 и 11, как показано на фиг.5В, и в качестве порогового значения выбирается их медиана, т.е. 5. Если величина контекста равна 1, то есть если сумма опорных элементов изображения равна 1 на фиг.5А, то множество кандидатов пороговых значений включает 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12, как показано на фиг.5В, а в качестве порогового значения выбирается их медиана, т.е. 6. Если величина контекста равна 2, то есть если сумма опорных элементов изображения равна 2 на фиг.5А, то множество кандидатов пороговых значений включает 1, 4, 5, 7, 9, 11 и 13, как показано на фиг.5В, и в качестве порогового значения выбирается их медиана, т.е. 7. Если величина контекста равна 255, то есть если сумма опорных элементов изображения равна 8 на фиг.5А, то множество кандидатов пороговых значений включает 7, 9, 11, 13, 15, 17 и 19, как показано на фиг.5В, а в качестве порогового значения выбирается их медиана, т.е. 13. Кроме этого на фиг.7 показана таблица пороговых значений, которая заполняется при рассмотрении в качестве диапазона изменения пороговой величины фиг. 6 диапазона ![]() ![]() Формула изобретения 1. Способ интерполяции двухградационного изображения для восстановления блока двухградационного изображения, преобразованного посредством нисходящей дискретизации в блок с размером исходного блока двухградационного изображения, при котором получают блоки из двухградационного изображения, преобразуют полученные блоки с учетом коэффициента преобразования в элементы изображения, устанавливают элементы изображения и опорные элементы изображения, на основе которых представляют положение интерполируемого изображения, отличающийся тем, что этот способ содержит шаги, на которых (а) подготавливают таблицу пороговых значений, содержащую различные пороговые значения в соответствии с контекстом СР (оценкой состояния) элементов изображения (опорных элементов изображения) уменьшенного изображения вокруг интерполируемого элемента изображения; (b) рассчитывают величину интерполяции на основе значений элементов изображения (элементов изображения объекта), примыкающих и/или окружающих интерполируемый элемент изображения; (с) рассчитывают контекст СР, который является оценкой состояния опорных элементов изображения, окружающих интерполируемый элемент изображения; (d) получают пороговое значение, соответствующее вычисленному на основании таблицы пороговых значений контексту; (е) сравнивают величину интерполяции с пороговым значением, полученным на шаге (d), а также устанавливают значение элемента изображения интерполируемого элемента изображения равным 1, если величина интерполяции превышает пороговое значение, и устанавливают значение элемента изображения интерполируемого элемента изображения равным 0, если величина интерполяции меньше или равна пороговому значению, и восстанавливают исходное двухградационное изображение. 2. Способ интерполяции по п.1, отличающийся тем, что на шаге (b) расчет осуществляют посредством способа интерполяции путем использования следующих уравнений: INP[P1]=r ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||