比特分辨率增强的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  3

专利名称:比特分辨率增强的制作方法
比特分辨率增强相关申请的交叉引用本申请要求2008年12月1日提交的美国临时专利申请系列号61/118,735的优先权,通过引用将其合并于此。
背景技术
存储在蓝光盘(BD)或数字多功能盘(DVD)上的或经由广播、线缆、卫星或IP而由数字视频传输提供的数字内容通常以每通道8比特来表示。在红/绿/蓝(RGB)格式中, 这对应于三个主要颜色分量(红(R)、绿(G)和蓝(B))中的每个是8比特。在YCbCr格式中,这对应于亮度(Y)8比特、色度分量Cb 8比特以及色度分量Cr 8比特。Cb和Cr可以由 2水平下采样以创建4 2 2格式,并且还由2竖直下采样以创建4 2 0格式。人类视觉系统(HVS)可以区分远多于由8比特数据提供的256级的灰度级。Weber 定律表明,眼睛可以看到的最小间距(st印)与绝对强度成比例,ΔΙ/Ι 1.4。这意味着眼睛对于较低灰度级的级别改变更敏感,并且当间距不足够小时,可见到显著的条带或轮廓。为了产生没有可见的条带或轮廓效果的、从黑到白的平滑灰度倾斜,需要至少1024个级别,这对应于每通道10比特的比特深度。鉴于HVS的上述特征,比如IXD、等离子和DPL之类的主流显示器技术已经将它们的比特深度增加到每通道10比特或更多比特。而且,HDMI的最近版本(例如,Vl. 3,Vl. 4) (世界范围内消费者电子设备使用的流行数字接口)支持利用每通道多于8比特的比特深度来传送视频内容。HDMI用于将多媒体内容从各种音视频(AV)源设备(例如,蓝光播放器、DVD播放器和机顶盒(STB))向数字电视传送。然而,如上所述,通常使用的消费者视频格式仍旧使用每通道8比特。为了在10比特或更高的显示器上显示该数据,典型的视频处理器或转换器附加额外比特到较低的比特深度像素。例如,转换器可以附加2比特到8比特像素值上以创建10比特像素值。然而, 仅附加比特无益于防止具有低变化的平滑区域中轮廓或条带的出现,其中独立间隔对于人眼是可见的。传统上,抖动、模糊和平滑技术尝试增加比特深度同时降低轮廓赝像。然而, 经常发生不经意的模糊和其他不期望的结果。因此,期望存在处理图像数据的更好方式,其使用新数字接口和数字显示器提供的附加比特深度,以便显示没有轮廓赝像而保留锐度和细节的图像。

发明内容
在一个实施方式中,一种装置,包括映射逻辑,被配置用于从“低分辨率”像素产生 “高分辨率”像素。这里的术语“高分辨率”和“低分辨率”表示比特深度(例如,用于表示像素的比特数量)。通常认为具有每分量8比特或更少比特的像素是“低分辨率”像素,而通常认为具有每分量10比特或更多比特的像素是“高分辨率”像素。该装置包括轮廓分段逻辑,被配置用于将高分辨率像素分类为处于图像的平滑区域中。该分类可以基于与低分辨率像素相关联的梯度值和方差值中的至少一个。该装置包括轮廓细化逻辑,被配置用于基于与高分辨率像素相关联的相邻高分辨率像素的集合,将高分辨率像素选择性地重分类为不处于图像的平滑区域中。该装置包括范围调整逻辑,被配置用于基于高分辨率像素是否保持被分类为处于图像的平滑区域中而选择性地滤波高分辨率像素。在该装置的另一实施方式中,轮廓分段逻辑还被配置用于基于包括低分辨率像素的像素线中像素值的改变来计算梯度值。像素线被界定为图像中的像素的邻域。在该装置的另一实施方式中,轮廓分段逻辑还被配置用于基于低分辨率像素和相关低分辨率像素的集合之间的差量来计算方差值。相关低分辨率像素的集合被界定为图像中的像素的邻域。在该装置的另一实施方式中,轮廓分段逻辑还被配置用于在确定梯度值超过梯度阈值以及方差值超过了方差阈值时,将高分辨率像素分类为处于图像的平滑区域中。在另一实施方式中,一种方法包括,从较低比特深度表示向较高比特深度表示来增强图像内容的比特深度表示。该方法包括对易于产生轮廓赝像的、具有较高比特深度表示的像素进行初始分类,以及然后将具有较高比特深度表示的一个或多个像素重分类为不易于产生轮廓赝像。在确定与重分类的像素相关联的所选像素不易于产生轮廓赝像时,对像素进行重分类。该方法包括选择性地滤波被分类为易于产生轮廓赝像的、具有较高比特深度表示的像素以减轻轮廓赝像。在该方法的一个实施方式中,对具有较高比特深度表示的像素进行初始分类包括,作为与像素相关联的梯度值和方差值的函数,对具有较高比特深度表示的像素进行初始分类。


合并于说明书中并构成说明书一部分的附图示出了在此描述的各种示例装置、方法和其他示例实施方式。应当理解,图中示出的元素边界(例如,框、框组、或其他形状)表示边界的一个示例。本领域的技术人员应当理解,在某些示例中,可以将一个元素设计为多个元素或将可以将多个元素设计为一个元素。在某些示例中,示出作为一个元素的内部组件的另一元素可以实现为外部组件,反之亦然。此外,元素可能不是按比例绘出的。图1示出了与从低比特深度向较高比特深度增强内容的比特深度表示同时考虑轮廓赝像相关联的装置的一个实施方式。图2示出了可以如何滤除高分辨率像素集合中的轮廓赝像的一个实施方式。图3示出了低分辨率像素可以如何映射到高分辨率像素的一个实施方式。图4示出了像素阵列的一部分。图5示出了像素阵列的一部分。图6示出了像素阵列的一部分。图7示出了与从低比特深度向较高比特深度增强内容的比特深度表示同时考虑轮廓赝像相关联的方法的一个实施方式。图8示出了图像8-800,其设计用于示出轮廓赝像的可视性和减轻。图9示出了当仅使用对应于每通道8比特的256灰度渐变来显示图像8_800时起看起来像什么。图10示出了按照此处描述的示例装置和方法处理之后并且显示在输出设备上的根据图8的图像,其中输出设备可以处理比初始较低比特深度高的比特深度。图11示出了来自图8中图像的边缘像素,该边缘像素按照此处描述的示例装置和方法被标识进而是不平滑的。
具体实施例方式本申请描述了与增强像素比特分辨率同时减轻轮廓赝像相关联的装置、方法和其他实施方式。在一个实施方式中,装置100(图1)将与数字视频内容相关联的低分辨率像素转换为高分辨率像素。高分辨率像素由比低分辨率像素更多的比特来表示。低分辨率像素可能在具有灰度级的慢变化的平滑区域中展现轮廓赝像。装置100选择性地自适应滤波易于产生轮廓赝像的像素。在另一实施方式中,方法700(图7)标识可能产生赝像的低分辨率像素,并且选择性地将自适应滤波应用于经转换的像素以减轻轮廓赝像。具有小色调标度(tone scale)(诸如8比特或更少)的图像可能易于出现量化轮廓赝像。在具有空间平滑强度变化的区域(例如,天空、皮肤)中,这些赝像是易见的。通常,在大的均质区域(例如,墙、天花板)中,赝像也是易见的。这些赝像的可见性随着当代的大的、高对比度、高亮度显示器的产生而显著增加。以下包括本文采用的所选术语的定义。这些定义包括落在术语的范围并且可以用于实现的组件的各种示例和/或形式。示例不旨在限制。术语的单数形式和复数形式两者均可以处于定义内。对“一个实施方式”、“一种实施方式”、“一个示例”、“一种示例”等的引用指示如此描述的一个或多个实施方式或一个或多个示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限制,但是不是每个实施方式或示例必须包括该特定特征、结构、特性、性质、元素或限制。此外,短语“在一个实施方式中”的重复使用并不一定表示同一实施方式,虽然其可以表示同一实施方式。本文使用的“计算机可读介质”表示存储信号、指令和/或数据的介质。计算机可读介质可以采用以下形式,包括但不限于非易失性介质以及易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘、磁盘等。易失性介质可以包括例如半导体存储器、动态存储器等。计算机可读介质的公共形式可以包括但不限于如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、其他磁介质、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、压缩盘(CD)、其他光介质、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、存储器芯片或卡、存储器棒和计算机、处理器或其他电子设备可以从其读取的其他介质。在此使用的“逻辑”包括但不限于在机器上存储或在其中执行的硬件、固件、软件和/或每个的组合,以执行功能或动作,和/或引起来自于另一逻辑、方法和/或系统的功能或动作。逻辑可以包括软件控制的微处理器、分立逻辑(例如,ASIC)、模拟电路、数字电路、编程的逻辑器件、包含指令的存储器设备,等等。逻辑可以包括一个或多个门、门的组合、或其他电路组件。描述了多个逻辑性逻辑的地方,将多个逻辑性逻辑合并为一个物理逻辑是可能的。类似地,当描述单个逻辑性逻辑时,可以在多个物理逻辑之间分布单个逻辑性逻辑。图1示出装置100的一个实施方式,装置100被配置用于将低分辨率像素转换为高分辨率像素并且考虑轮廓赝像。低分辨率像素由比高分辨率像素更少的比特来表示。低分辨率像素可以表示一系列数字视频图像中的一个图像。装置100对数字视频图像中的独立帧进行操作。装置100将具有ρ比特精度(例如,8比特)的像素阵列转换为具有较高的q比特精度(例如,10比特)的相应像素阵列。映射逻辑115执行转换。像素阵列可以例如与图形、合成图像、文本和自然图像内容相关联。映射逻辑115通过一对一映射方案、加性噪声方法和其他技术,来增加像素阵列的比特深度。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,可以采用各种映射方案和加性噪声方法。例如,可以利用q_P比特对P比特像素进行零填充以产生q比特像素。P比特可以称作P比特信号,而q比特可以称作q比特信号。考虑到下面使用的数学符号,P比特像素驻留在第一像素集合X中,并且q比特像素驻留在第二像素集合Y中。映射逻辑115可以通过根据以下等式按比例缩放X值来将ρ比特像素转换为q比特像素(q > P):
2q_1Y = X —~
2P -1映射逻辑115继而对缩放的值取整以适合q比特。映射逻辑115以各种方式将低分辨率像素(例如,8比特像素)映射到高分辨率像素(例如,10比特像素)。映射可以包括量化像素、转换像素和其他操作。装置100还包括轮廓分段逻辑120、轮廓细化逻辑125和范围调整逻辑130。逻辑 120、125和130协作以修改q比特信号,从而充分利用可用于Y的色调范围。基于邻域像素值来自适应地确定修改。轮廓分段逻辑120和轮廓细化逻辑125对X操作,以标识其中很可能发生轮廓赝像的平滑区域。更具体地,轮廓分段逻辑120根据方差和梯度来执行对平滑区域的第一识别。轮廓细化逻辑125基于邻域像素而细化第一标识。细化处于平滑区域中的像素防止一个比特边缘被滤波。标识平滑区域将平滑区域和边缘区分开来。范围调整逻辑130滤波由轮廓分段逻辑120和轮廓细化逻辑125标识为属于X中的平滑区域的Y中的像素。滤波减轻轮廓赝像而不模糊自然发生的边缘细节。因此,装置 100使用映射逻辑115增加图像中的像素比特深度(例如,从8比特低分辨率像素到10比特高分辨率像素)。装置100还使用轮廓分段逻辑120和轮廓细化逻辑125标识图像中的平滑区域,并且继而选择性地自适应滤波对轮廓赝像有贡献的像素。滤波由范围调整逻辑 130执行。在一个实施方式中,装置100可以被配置用于对独立的颜色通道进行独立的操作。在一个实施方式中,装置100从图像解压缩引擎105接收低分辨率像素流,并且向高分辨率显示子系统Iio提供高分辨率像素流。图像解压缩引擎105处理具有少于高分辨率像素的比特的低分辨率像素。在其他实施方式中,装置100可以从除了图像解压缩引擎 105之外的设备接收低分辨率像素,和/或向不同于高分辨率显示子系统110的设备提供高分辨率像素。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,可以从视频处理管道 (例如,视频解压缩引擎)接收低分辨率像素,作为空间和临时转换的像素、增强的像素或其他像素。图2示出了高分辨率像素的阵列200的一部分。高分辨率像素的阵列200是从低分辨率像素创建的。阵列200中的独立像素由圆圈表示。像素值出现在表示像素的圆圈中心。当显示时,阵列200将产生轮廓赝像205。轮廓赝像205的位置示出为阵列200中粗体线。轮廓赝像205标记值为1的像素和值为4的像素之间的边界。装置100滤波高分辨率像素的阵列200以创建高分辨率像素的新阵列210。回顾从低分辨率像素的阵列创建高分辨率像素的阵列200。新阵列210不包含轮廓赝像205。对阵列200中的像素进行平滑促进从新阵列210中去除轮廓赝像205。例如,将值为1的某些像素进行平滑以成为值为2的像素,并且将值为4的某些像素进行平衡以成为值为3的像素。使用自适应低通滤波执行该平滑。在一个实施方式中,装置100可以仅处理单个颜色通道。装置100可以接收YCbCr 格式的低分辨率像素。因此,轮廓分段逻辑120和轮廓细化逻辑125可以处理亮度通道数据以做出平滑像素确定。亮度通道例如可以是Y通道。范围调整逻辑130可以至少部分地基于平滑像素确定来滤波色度通道Cb和Cr。图3示出了低分辨率像素LRP1-LRP9到高分辨率像素HRP1-HRP9的映射。该映射可以由例如装置100的映射逻辑115产生。看到一对一对应,其中LRPl映射到HRP1、LRP2 映射到HRP2,以此类推。可以使用查找表、散列函数、抖动算法、半色调算法、零填充和其他方法来执行映射。轮廓分段逻辑120选择性地标记某些高分辨率像素。高分辨率像素可以标记为 “平滑”或“不平滑”。标记指示高分辨率像素是否可能驻留在可能出现轮廓赝像的区域中。 标记为“平滑”的高分辨率像素对应于位于较低比特深度图像的平滑区域中的低分辨率像
ο为了执行对高分辨率像素的标记,轮廓分段逻辑120确定相应的低分辨率像素是否位于图像的平滑区域中。轮廓分段逻辑120以各种方式确定低分辨率像素是否处于平滑区域中。在一个实施方式中,轮廓分段逻辑120计算低分辨率像素的梯度值。梯度值可以指示在像素线中的像素值增长得有多快。至少部分地基于该低分辨率像素周围的其他低分辨率像素的值来计算梯度值。当梯度值不满足梯度阈值时,轮廓分段逻辑120向对应于低分辨率像素的高分辨率像素分配平滑标记。在其他实施方式中,轮廓分段逻辑120计算方差值以及其他值。方差值指示像素值与相邻像素有多大的不同。轮廓分段逻辑120基于方差值和/或梯度值,来标记与低分辨率像素相关联的高分辨率像素。图4示出了低分辨率像素的示例阵列400。至少部分地基于位于核410中的低分辨率像素的值来计算低分辨率像素405的梯度值。核410是位于低分辨率像素405附近的像素组。在图4中,核410是3X3像素阵列。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,梯度值可以基于具有其他形状、大小等的其他核。例如,核410不必是正方形。在一个实施方式中,当将低分辨率像素405表示为P(i,j)时,像素的核由Om+l)M2m+l)限定,其中“m”是整数值。在一个实施方式中,m可以是用户可调整的值。回顾低分辨率像素到高分辨率像素的映射。当对应于平滑低分辨率像素的“平滑” 高分辨率像素显示在明亮、高对比度的显示器上时可能展现轮廓赝像。出现在低分辨率像素中的噪声可以使得某些高分辨率像素被标记为“平滑”,即使在高分辨率像素没有位于图像的平滑区域中时也是如此。轮廓细化逻辑125选择性地检测错误标记的像素并且从这些像素上去除“平滑”标记。当围绕高分辨率像素的像素邻域中的至少一个高分辨率像素未被标记为“平滑”时,从高分辨率像素上去除平滑标记。
图5示出了高分辨率像素的阵列500的一部分。为了确定中心像素505是否是平滑的,轮廓细化逻辑125检验高分辨率像素的邻域510。在图5中,将标记为“平滑”的高分辨率像素示出为填充的圆圈。像素515未被标记为“平滑”,因此示出为未填充的圆圈。邻域510中的所有像素被标记为“平滑”。因此,轮廓细化逻辑125将不从中心像素505去除 “平滑”标记。然而,如果邻域510中的高分辨率像素未被标记为“平滑”,则轮廓细化逻辑 125将从中心像素505去除“平滑”标记。选择性地去除标记促进了保留边缘细节,同时去除了轮廓赝像。在一个实施方式中,当将中心像素505表示为P(i,j)时,像素的邻域510 由On+l)*(2n+l)限定,其中“η”是整数值。在一个示例中,η可以是用户可配置的值。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,可以采用其他大小和形状的其他邻域。范围调整逻辑130选择性地增加高分辨率像素的实际比特深度(例如,使用的灰度级数量)。通过对标记为“平滑”的高分辨率像素进行滤波来增加实际的比特深度。范围调整逻辑130可以使用低通滤波、平均滤波或其他滤波来滤波高分辨率像素。在一个实施方式中,被标记为“平滑”的以及位于中心像素周围的高分辨率像素可以用于确定是否滤波中心像素以及如何滤波。图6示出了具有中心像素605的高分辨率像素的阵列600。中心像素605由其他高分辨率像素的滤波核610环绕。滤波核610包括二十个高分辨率像素HRP1-HRP20。注意,滤波核610不必是正方形。基于高分辨率像素HRP1-HRP20的值对中心像素605进行滤波。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,滤波核610可以包含不同数量的高分辨率像素并且滤波核610大小可以是可编程的。范围调整逻辑130至少部分地基于与中心像素605相邻的高分辨率像素相关联的标记(例如,“平滑”、“不平滑”)来滤波中心像素605。虽然描述了标记“平滑”或“不平滑”,但是本领域技术人员应当理解,二进制值(例如,0、1)可以表示这些标记之一。在一个实施方式中,使用在相邻高分辨率像素的线中找到的值来滤波中心像素 605。相邻高分辨率像素的线包括中心像素605。相邻高分辨率像素的线包括朝向不同方向的上至两个的直线段。例如,在图6中,中心像素605和高分辨率像素HRP4形成了两个高分辨率像素的竖直线。该像素线在第二水平线段中向右延续。该线从高分辨率像素HRP4 向高分辨率像素HRP5延伸,然后通过高分辨率像素HRP6到高分辨率像素HRP7。该水平像素线没有水平向左延伸,因为高分辨率像素HRP3没有被标记为“平滑”(如由未被填充的 HRP3指示)。另一线段向左从中心像素605向高分辨率像素HRPlO水平延伸。该水平线段没有从高分辨率像素HRPlO向像素HRP9水平延续,因为高分辨率像素HRP9没有被标记为 “平滑”。然而,线段可以从高分辨率像素HRPlO向高分辨率像素HRP16竖直向下延伸,因为高分辨率像素HRP16被标记为“平滑”。现在描述如何将线用于滤波像素。可以使用低通滤波、平均滤波、数字滤波或其他滤波来滤波像素。在一个实施方式中,滤波是自适应低通滤波。该滤波被配置用于使用相邻平滑像素的序列的值来滤波选择的平滑像素。该相邻的选择的平滑像素的序列开始于当前像素并且类似于结合图6的相邻高分辨率像素线。在一个实施方式中,滤波使用低通滤波(LPF)计算滤波输出Y/ (i,j)。滤波定位待滤波的中心像素。中心像素位于像素阵列中的(i,j)处。滤波可以将低通滤波应用于中心像素左边的“X”个像素和中心像素右边的“X”个像素。滤波的像素的实际数量基于相邻像素是否处于平滑区域中(如至少部分地基于按照线确定的)而在滤波核内逐行地改变。 低通滤波在水平方向可以是自适应的。可以根据以下算法来修改低通滤波宽度1.对于每个 i0 = -k 至Ij k,2.找到 jO_right(iO),作为[O, χ]范围中 JO 的最大值,从而 smooth (i+iO,j+jO) =1,并且 smooth (i+i0,j+j0+l) = 0。3.找到 j0_left(i0),作为[_x,0]范围中 jO 的最大值,从而 smooth (i+i0,j-j0) =1,并且 smooth (i+i0,j-jO-1) = 0。继而根据以下等式计算滤波输出Y/ (i,j)
kj0_right(i0)Yd (U) = ΣΣ YdO + iOJ +jO) LPF(iOJO)
iO^-k jO = -j0Jeft(i0)可以参考流程图更好地理解示例方法。虽然将示出的方法示出并描述为一系列框,但是应当理解,这些方法不受框的顺序限制,因为某些框可以以不同于示出和描述的顺序发生和/或与其他框同时发生。而且,实现示例方法可能并不需要所有示出的框。可以将框合并或分离为多个组件。此外,附加和/或备选方法可以采用附加的未示出的框。
图7示出了方法700。方法700与增加像素比特深度同时避免轮廓赝像相关联。方法700选择性地滤波图像平滑区域中的像素以去除轮廓赝像。滤波标识平滑区域的像素, 因为轮廓赝像通常出现在图像的平滑区域中。在710,方法700扩展比特深度表示。扩展比特深度表示可以涉及将比特值附加到低分辨率像素以创建高分辨率像素。在一个实施方式中,可以从解压缩引擎接收低分辨率像素作为8比特像素。8比特像素附加有两比特以创建10比特像素。然后,10比特像素将以合适的格式来由高分辨率显示器显示。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,可以使用其他技术来扩展比特深度表示并且可以处理其他比特深度。接受具有较低比特深度的图像以及通过扩展比特深度表示来产生具有较高比特深度的图像的过程可以称作计算抖动加强图像。在720,选择性地将某些高分辨率像素分类为处于平滑区域中。选择性的分类随着经计算的梯度和经计算的方差而变,经计算的方差详细描述了像素值在相邻像素之间改变的程度。低分辨率像素值中的表示的噪声可能将使得某些高分辨率像素在它们实际上没有处于图像的平滑区域中时被标记为平滑。因此,在730,可以选择性地将初始分类为处于平滑区域中的高分辨率像素重分类为不处于平滑区域中。重分类随着邻域中的其他像素值而变。在740,通过自适应低通滤波处理仍旧被分类为处于平滑区域中的高分辨率像素。 自适应低通滤波用于增加经滤波的高分辨率像素的真实比特深度以及用于混合图像的平滑区域。混合使用经扩展的比特深度表示中的额外灰度级的可用性,从而去除轮廓赝像。在其他实施方式中,方法700可以包括其他动作。例如,方法700可以包括计算梯度值和方差值。可以在720处对像素分类时和/或当在730处对像素重分类时分析梯度值和方差值。梯度值指示像素值在像素线中增加得有多快。方差值指示像素值与相邻像素有多大的不同。这些值都通过处理低分辨率像素来计算。在一个实施方式中,根据环绕像素的像素核来计算像素的梯度值和方差值。图像可以具有平滑区域和边缘区域。平滑区域是这样的区域,在该区域中,相邻像素的值并不快速和/或显著变化。梯度值和方差值促进标识像素处于平滑区域中还是处于边缘区域中。如果低分辨率像素处于平滑区域中,则方法700将相应的高分辨率像素分类为还处于平滑区域中。确定低分辨率像素是否处于平滑区域中可以随着以下而变与低分辨率像素相关联的梯度值是否符合梯度阈值、以及与低分辨率像素相关联的方差值是否不符合方差阈值。在一个实施方式中,梯度阈值和/或方差阈值可以是动态的以及用户可配置的。应当理解,这里描述的方法可以实现为包含和存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令。当由机器(例如,处理器、设备)执行时,指令使得机器执行这里的方法和它们的等同物。方法可以实现在半导体芯片中。方法还可以利用电路和/或硬件逻辑实现。方法700可以对具有每颜色分量每像素ρ比特的低比特深度内容和具有每颜色分量每像素q比特的加强比特深度内容进行操作,q大于P。出于以下数学描述的原因,Y是具有P比特像素值的2-D图像。在710,方法700可以接收具有ρ比特表示(例如,8比特)的像素并产生比特深度扩展表示(例如,10比特)。可以产生抖动加强图像Yd,其中Yd = Yx2(q-p)+d。通过示范的方式,如果P = 8并且q = 10,那么d是具有值0、1、2和3的2X 2矩阵。本领域技术人员根据本公开和这里的教导应当理解,代替矩阵的是,可以使用随机数生成器的输出,该随机数生成器的输出的值被限制为范围W,(2(q-p)-l)]0 Yd具有每像素表示q比特。如果初始表示具有温和改变的平滑区域,那么Yd将可能展现轮廓赝像。 方法700至少部分地基于轮廓分段在720处对像素进行分类并且在730处对像素重分类。标识并且标记Yd中的轮廓像素。尝试去除轮廓而没有首先标识轮廓通常导致不必要的图像模糊。轮廓出现的地方存在相似的像素值,而边缘出现的地方相邻像素具有较大差异。检验较低比特深度(P比特)图像以定位轮廓区域,因为较低比特深度(P比特)图像中相邻像素中的小差异在较高比特深度(q比特)图像中可能非常大。在一个示例中,根据以下内容计算Y到平滑区域中的轮廓分段,其很可能是具有轮廓赝像以及非平滑区域的候选a)对于位于(i,j)的每个Y像素,针对中心在位置(i,j)处像素的 (2m+l) X (2m+l)的邻域内的所有(k,1)计算本地梯度|Y(i, j)_Y(k,1) |。b)计算位于(i,j)处像素相对于中心在位置(i,j)处像素的mXm邻域内像素的方差。c)如果在a)中计算的所有本地梯度小于阈值Tl,并且如果b)中计算的所有方差小于阈值T2,那么将位于(i,j)处的Y像素标识为处于平滑区域中。方法700还在730处执行轮廓分段细化。被标识为处于平滑区域中的像素是产生轮廓赝像的候选。由于噪声,初始的标识可能是不准确的。因此,在一个实施方式中,检验 (2n+l)x(2n+l)邻域中的像素以确保一致地标记像素。如果位置(i,j)处的像素被分类为属于平滑区域,并且如果中心在像素(i,j)处的(2n+l)d2n+l)邻域内的所有像素也被分类为属于平滑区域,那么像素(i,j)的最终分类是其确实属于平滑区域。但是如果邻域中的所有像素没有全部被分类为属于平滑区域,那么该像素被分类为不属于平滑区域。
可以针对不同的颜色通道而重复与执行方法700的动作相关联的计算。在一个示例中,当低比特深度域中的内容在YCbCr形式中可用时,那么可以在Y通道(亮度通道)上完成计算,并且根据亮度通道计算找到的平滑区域对非平滑区域的判断可以应用于色度通道Cb和Cr。现在呈现了示出轮廓赝像和减轻轮廓赝像的样本图像。图8示出了图像8-800。 图像8-800被设计为示出轮廓赝像的可见性和减轻。中线8-810示出了图像8-800的两部分之间的边缘。期望将边缘保持在存在边缘的地方。区域8-820示出了温和变化灰度级的相当大的均质区域。图9示出了图像9-800。图像9-800是当图像8-800基于仅使用256灰度(对应于每通道8比特)时看起来的样子。中线9-810保持其锐度。然而,区域9-820展现轮廓赝像930。显现出轮廓赝像930,以将边缘引入应当是平滑、均质和温和变化的区域中。由HVS特性引起轮廓赝像,因为HVS特性是在低灰度级具有较高灵敏度并且因此看到灰阶倾斜的较暗部分为一系列梯级,而不是期望的平滑倾斜。该梯级或轮廓的可见性在显示器具有类似于液晶显示器相关联的亮度的高亮度时更显著。轮廓赝像随着显示器设备大小的增加甚至更加显著。这些赝像称作“假赝像”,因为脊部类似于地图上的地形轮廓而出现。这里描述的示例装置和方法通过减少假轮廓赝像,而将较低比特精度内容加强到其较高比特精度表示,从而促进对图像和视频内容的高质量呈现。为了减少轮廓赝像,可以标识原始图像中的平滑区域。例如,可以将区域8-820标识为“平滑”区域。这里描述的示例装置和方法选择性地滤波与标识的平滑区域相关联的高分辨率像素。这里描述的示例装置和方法不使用与滤波与平滑区域相关联的高分辨率像素完全相同的方式,来滤波与边缘相关联的高分辨率像素。回顾边缘不位于平滑区域中。中线8-810是示例边缘。其他边缘也出现在图像8-800中。在图8中找到的边缘在图11中示出。中线8-810作为图11的中线1110出现。在图8中找到的边缘的全部集合示出为边缘1100。这些边缘显然不是图像8-800中的“平滑”区域。这里描述的示例装置和方法寻求维持边缘1100的锐度以防止不期望的模糊,这在传统系统中也如此。图10示出了图像10-800。图像10-800示出了在经过示例装置和方法处理之后显示在较高分辨率显示器上的图像8-800。注意,虽然保持了中线10-810,但是区域10-820 没有展现出出现在图9中的轮廓赝像930。虽然通过描述示例已经示出了示例装置、方法等,以及虽然已经十分详细地描述了示例,但是申请人并非旨在限制或以任何方式限制所附权利要求书的范围到此类细节。 当然,出于描述这里描述的系统、方法等的目的,不可能描述组件或方法的每个可想到的组合。因此,本发明不限于示出并描述的具体细节、典型装置和示范性示例。因此,本申请旨在包含落在所附权利要求书范围内的改变、修改和变形。
权利要求
1.一种装置,包括映射逻辑,被配置用于从低分辨率像素产生高分辨率像素,其中所述高分辨率像素具有比所述低分辨率像素更大的比特深度;轮廓分段逻辑,被配置用于基于与所述低分辨率像素相关联的梯度值和方差值中的至少一个,将所述高分辨率像素分类为处于图像的平滑区域中;轮廓细化逻辑,被配置用于基于与高分辨率像素相关联的相邻高分辨率像素的集合将所述高分辨率像素选择性地重分类为不处于所述图像的平滑区域中;以及范围调整逻辑,被配置用于基于所述高分辨率像素是否保持被分类为处于所述图像的平滑区域中,而选择性地滤波所述高分辨率像素。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述映射逻辑还被配置用于,根据一对一映射从所述低分辨率像素产生所述高分辨率像素。
3.根据权利要求1所述的装置,其中所述映射逻辑还被配置用于,通过执行以下一项或多项来从所述低分辨率像素产生所述高分辨率像素比特附加、零填充、自适应噪声处理、量化处理、转换处理、查阅查找表、采用散列函数、抖动和半色调。
4.根据权利要求1所述的装置,其中所述轮廓分段逻辑还被配置用于,基于包括所述低分辨率像素的像素线中像素值的改变来计算所述梯度值,其中所述像素线被界定为所述图像中的像素的邻域。
5.根据权利要求4所述的装置,其中所述轮廓分段逻辑还被配置用于,基于所述低分辨率像素和相关低分辨率像素的集合之间的差量来计算所述方差值,其中所述相关低分辨率像素的集合被界定为所述图像中的像素的邻域。
6.根据权利要求5所述的装置,其中所述轮廓分段逻辑还被配置用于,在确定所述梯度值超过梯度阈值以及所述方差值超过方差阈值时,将所述高分辨率像素分类为处于所述图像的平滑区域中。
7.根据权利要求6所述的装置,其中所述梯度阈值和所述方差阈值中的至少一个是用户可配置的。
8.根据权利要求1所述的装置,其中所述映射逻辑还被配置用于,对与所述低分辨率像素相关联的独立颜色通道进行操作。
9.根据权利要求1所述的装置,其中所述映射逻辑还被配置用于在帧内的基础上,从低分辨率像素的集合产生与视频流相关联的高分辨率像素的集合。
10.根据权利要求1所述的装置,还包括动态可配置缓存,其中所述动态可配置缓存的大小是所述低分辨率像素的所述比特深度的函数。
11.根据权利要求1所述的装置,其中所述轮廓细化逻辑还被配置用于,作为相邻高分辨率像素的集合中的至少一个被分类为不处于所述平滑区域中的函数,将所述高分辨率像素分类为不处于所述图像的平滑区域中。
12.根据权利要求1所述的装置,其中所述范围调整逻辑包括自适应低通滤波和自适应平均滤波中的一个或多个,所述自适应平均滤波计算作为位于包括所述高分辨率像素的线中的相关高分辨率像素的平均的函数的滤波值。
13.一种方法,包括从较低比特深度表示向较高比特深度表示来增强图像内容的比特深度表示;对易于产生轮廓赝像的、具有所述较高比特深度表示的像素进行初始分类;在确定与重分类的一个或多个像素相关联的所选像素不易于产生所述轮廓赝像时,将具有所述较高比特深度表示的一个或多个像素重分类为不易于产生所述轮廓赝像;以及选择性地滤波被分类为易于产生所述轮廓赝像的、具有所述较高比特深度表示的像素以减轻所述轮廓赝像。
14.根据权利要求13所述的方法,其中增强所述比特深度表示包括以下一项或多项 对具有所述较低比特深度表示的像素进行零填充、对具有所述较低比特深度表示的像素执行自适应噪声处理、从查找表获取值、从散列函数获取值、从抖动函数获取值以及从半色调函数获取值。
15.根据权利要求13所述的方法,其中对具有所述较高比特深度表示的像素进行初始分类包括,作为与所述像素相关联的梯度值和方差值的函数,对具有所述较高比特深度表示的像素进行初始分类。
16.根据权利要求13所述的方法,其中确定与重分类的一个或多个像素相关联的所选像素不易于产生所述轮廓赝像包括,确定包围所述所选像素的区域具有超过同质阈值的同质性。
17.根据权利要求13所述的方法,其中对被分类为易于产生所述轮廓赝像的、具有所述较高比特深度表示的像素进行选择性滤波、以减轻所述轮廓赝像包括对被分类为易于产生所述轮廓赝像的、具有所述较高比特深度表示的像素应用自适应低通滤波和自适应平均滤波中的一个或多个。
全文摘要
描述了与比特分辨率增强相关联的设备、系统、装置、方法和其他实施方式。在一个实施方式中,一种装置包括被配置用于从低分辨率像素产生高分辨率像素的逻辑。该装置包括被配置用于基于与低分辨率像素相关联的梯度值和方差值中的至少一个、将高分辨率像素分类为处于图像的平滑区域中的逻辑。该装置包括被配置用于基于与高分辨率像素相关联的相邻高分辨率像素的集合,将高分辨率像素选择性地重分类为不处于图像的平滑区域中的逻辑。该装置包括被配置用于基于高分辨率像素是否保持被分类为处于图像的平滑区域中、而选择性地滤波高分辨率像素的逻辑。
文档编号G06T5/00GK102216953SQ200980145239
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年12月1日
发明者N·巴尔拉姆, S·加格, S·斯里尼瓦桑, V·巴斯卡兰 申请人:马维尔国际贸易有限公司

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