图像缩放处理方法及装置、图像缩放处理系统

摘要

本发明实施例公开了一种图像缩放处理方法及装置和图像缩放处理系统。所述图像缩放处理方法包括：获取待缩放图像的缩放比例；根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表；获取每个待插点在所述待缩放图像中的坐标；根据所述插值函数和插值系数表中的一个、插值阶数和每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标，得到每一个所述待插点的插值系数；以及根据每一个所述待插点的所述插值系数计算得到目标图像。本发明实施例有效解决现有技术中由于缩放算法采用单一插值函数导致不同缩放比例下的缩放效果差异较大的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及图像缩放及视频处理技术领域，尤其涉及一种图像缩放处理方法、一种图像缩放处理装置和一种图像缩放处理系统。

背景技术

图像缩放处理是指对图像的大小进行放大或者缩小的一种图像处理方式，目前图像缩放处理广泛应用于视频显示领域，常用的图像缩放算法包括最近邻域插值算法、二次线性插值算法、双三次插值算法以及高阶插值算法等图像缩放算法，在低端的视频处理设备或者对图像显示质量要求不高的显示设备普遍采用二次线性插值算法，只有一些高端的显示设备会使用高阶插值算法。

但是，目前在进行图像缩放处理时，通常采用单一的插值函数进行插值运算，容易出现时好时坏的缩放效果。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明实施例提供一种图像缩放处理方法、一种图像缩放处理装置和一种图像缩放处理系统。

一方面，本发明实施例提供的一种图像缩放处理方法，包括：获取待缩放图像的缩放比例；根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表；获取每个待插点在所述待缩放图像中的坐标；根据所述插值函数和插值系数表中的一个、插值阶数和每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标，得到每一个所述待插点的插值系数；以及根据每一个所述待插点的所述插值系数计算得到目标图像。

本实施例中，根据待缩放图像的缩放比例选择相对应的插值函数或插值系数表，因此在进行缩放处理时，可以根据不同的缩放比例选择合适的插值函数或插值系数表进行相应的缩放处理，并相应得到缩放效果相对一致且较好的目标图像。

在本发明的一个实施例中，所述缩放比例包括第一方向缩放比例和第二方向缩放比例；所述根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表，包括：根据所述第一方向缩放比例查找出与所述第一方向缩放比例相对应的第一插值函数或第一插值系数表；以及根据所述第二方向缩放比例查找出与所述第二方向缩放比例相对应的第二插值函数或第二插值系数表；所述根据所述插值函数和所述插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标和插值阶数，得到每一个所述待插点的插值系数，包括：根据所述第一插值函数和所述第一插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第一方向坐标和插值阶数，进行第一方向插值计算；以及根据所述第二插值函数和所述第二插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第二方向坐标和插值阶数，进行第二方向插值计算。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一方向缩放比例查找出与所述第一方向缩放比例相对应的第一插值函数或第一插值系数表，包括：确定所述第一方向缩放比例处于多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第一目标缩放比例分段；以及根据所述第一目标缩放比例分段查找出所述第一插值函数或第一插值系数表；所述根据所述第二方向缩放比例查找出与所述第二方向缩放比例相对应的第二插值函数或第二插值系数表，包括：确定所述第二方向缩放比例处于所述多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第二目标缩放比例分段；以及根据所述第二目标缩放比例分段查找出所述第二插值函数或第二插值系数表。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表，包括：根据所述缩放比例从多个缩放比例分段中确定目标缩放比例分段，其中每一个所述缩放比例分段分别对应一个插值函数或一个插值系数表；获取与所述目标缩放比例分段对应的插值函数或插值系数表；其中，通过公式

在本发明的一个实施例中，所述插值系数表包括所述待插点与所述待缩放图像上的参考像素点的坐标差值与插值系数取值之间的映射关系。

另一方面，本发明实施例提供的一种图像缩放处理装置，包括：比例获取模块，用于获取待缩放图像的缩放比例；查找模块，用于根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表；坐标获取模块，用于获取每个待插点在所述待缩放图像中的坐标；插值系数计算模块，用于根据所述插值函数和插值系数表中的一个、插值阶数和每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标，得到每一个所述待插点的插值系数；以及目标图像计算模块，根据每一个所述待插点的所述插值系数计算得到目标图像。

本实施例中，查找模块根据待缩放图像的缩放比例查找出相对应的插值函数或插值系数表，可以根据不同的缩放比例选择合适的插值函数或插值系数表进行相应的缩放处理，并相应得到缩放效果相对一致且较好的目标图像。

在本发明的一个实施例中，所述缩放比例包括第一方向缩放比例和第二方向缩放比例；所述查找模块包括：第一查找单元，用于根据所述第一方向缩放比例查找出与所述第一方向缩放比例相对应的第一插值函数或第一插值系数表；以及第二查找单元，用于根据所述第二方向缩放比例查找出与所述第二方向缩放比例相对应的第二插值函数或第二插值系数表；所述插值计算模块包括：第一方向插值计算单元，用于根据所述第一插值函数和所述第一插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第一方向坐标和插值阶数，进行第一方向插值计算；以及第二方向插值计算单元，用于根据所述第二插值函数和所述第二插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第二方向坐标和插值阶数，进行第二方向插值计算。

在本发明的一个实施例中，所述第一查找单元包括：第一确定子单元，用于确定所述第一方向缩放比例处于多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第一目标缩放比例分段；以及第一查找子单元，用于根据所述第一目标缩放比例分段查找出所述第一插值函数或插值系数表；所述第二查找单元包括：第二确定子单元，用于确定所述第二方向缩放比例处于所述多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第二目标缩放比例分段；以及第二查找子单元，用于根据所述第二目标缩放比例分段查找出所述第二插值函数或插值系数表。

在本发明的一个实施例中，所述查找模块包括：确定单元，用于根据所述缩放比例从多个缩放比例分段中确定目标缩放比例分段，其中每一个所述缩放比例分段分别对应一个插值函数或一个插值系数表；获取单元，用于获取与所述目标缩放比例分段对应的插值函数或插值系数表；其中，通过公式

在本发明的一个实施例中，所述插值系数表包括：所述待插点与所述待缩放图像上的参考像素点的坐标差值与插值系数取值之间的映射关系。

再一方面，本发明实施例提供的一种图像缩放处理系统，包括：处理器和存储器；其中所述存储器存储有所述处理器执行的指令，且所述指令使得所述处理器执行操作以进行如上任意一项所述的图像缩放处理方法。

在本发明的一个实施例中，所述处理器包括可编程逻辑器件，且内置或外置于所述可编程逻辑器件的非易失性存储器内存储有多个插值系数表。

综上所述，本发明上述各个实施例可以具有如下优点或有益效果：根据待缩放图像的缩放比例选择相对应的插值函数或插值系数表，因此在进行缩放处理时，可以根据不同的缩放比例选择合适的插值函数或插值系数表进行相应的缩放处理，因此在不同缩放比例下仍然能够呈现较好的缩放效果，从而能够得到缩放效果相对一致且较好的目标图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种图像缩放处理方法的流程意图。

图2为本发明实施例中多个缩放比例分段的分布示意图。

图3为本发明实施例中待插点位于待缩放图像中的位置分布示意图。

图4为本发明实施例中插值阶数为4时某一个待插点及关联所述待插点的十六个参考像素点在待缩放图像中的位置分布示意图。

图5为本发明实施例中的参考像素点与待插值点之间的坐标差值和插值系数取值的映射关系示意图。

图6为本发明第二实施例提供的一种图像缩放装置的模块示意图。

图7为图6中比例获取模块的一种单元构成示意图。

图8为图6中查找模块的一种单元构成示意图。

图9为图6中所述插值计算模块的一种单元构成示意图。

图10为本发明第三实施例提供的一种图像缩放处理系统的结构示意图。

图11为本发明第四实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【第一实施例】

参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种图像缩放处理方法的流程示意图，所述图像缩放处理方法例如包括：

步骤S10，获取待缩放图像的缩放比例；

步骤S30，根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表；

作为可选地一例，该S30可以包括：根据所述缩放比例从多个插值函数或多个插值系数表中，确定与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表。可选地，多个插值函数可以包括Lanczos函数、切比雪夫函数等高阶插值函数，当然也可以采用其他插值函数例如最近邻域插值函数、二次线性插值函数、双三次插值函数等；且此处的高阶插值函数常见的有4阶或4阶以上插值函数。

步骤S50，获取每个待插点在所述待缩放图像中的坐标；以及

步骤S70，根据所述插值函数和插值系数表中的一个、插值阶数和每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标，得到每一个所述待插点的插值系数；

步骤S90，根据每一个所述待插点的所述插值系数计算得到目标图像。

为便于更清楚地理解本实施例，下面结合图2-图4，对本实施例的图像缩放处理方法的一种具体实施方式进行详细描述。

获取待缩放图像分辨率大小为M*N，以及获取预先设置的目标图像的分辨率大小为X*Y。

对所述待缩放图像进行缩放处理的实施过程例如是：先将所述待缩放图像进行缩放处理得到分辨率大小为X*N的中间图像，在该中间图像的基础上再进行缩放处理得到分辨率大小为X*Y的目标图像；因此，所述待缩放图像的缩放比例可以包括第一方向缩放比例为X/M和第二方向缩放比例为Y/N。

下面根据所述第一方向缩放比例对分辨率大小为M*N的待缩放图像进行缩放处理得到分辨率大小为X*N的中间图像，具体过程如下：

参见图2，确定所述第一方向缩放比例X/N所在的缩放比例分段，例如缩放比例分段1对应的缩放比例范围为[0-0.1]，缩放比例分段2对应的缩放比例范围[0.1-0.25]，其他缩放比例分段此处不再赘述，其中每个所述缩放比例分段关联对应的插值函数；计算X/N的值，并将其所在的缩放比例分段作为第一目标缩放比例分段，并获取与所述第一目标缩放比例分段对应的第一插值函数，所述第一插值函数可以是Lanczos函数、切比雪夫函数等高阶插值函数，当然也可以采用其他插值函数例如最近邻域插值函数、二次线性插值函数、双三次插值函数等；且此处的高阶插值函数常见的有4阶或4阶以上插值函数。

参见图3，计算所有待插点在所述待缩放图像中的坐标，此处所有待插点构成所述分辨率大小为X*N的中间图像的所有像素点，每个所述待插点在所述待缩放图像中的坐标可以为(M*PO

下面以所述第一插值函数为Lanczos函数为例，说明根据所述第一插值函数、每个所述待插点在所述待缩放图像中的坐标以及插值阶数进行插值计算，得到所述分辨率大小为X*N的中间图像的具体过程：假设插值阶数为4，则关联每个所述待插点的参考像素点的个数为4*4＝16个，参见图4，根据所述待插点在所述待缩放图像中的坐标，将所述待缩放图像中距离每个所述待插点最近的16个像素点作为每个所述待插点的16个所述参考像素点。

然后根据Lanczos函数的计算公式：

最后，根据公式：

其中，在一个具体实施方式中，还可以采用公式(2)，同时根据两个方向上的插值系数COE(x,y)计算待插点的像素值Po，该过程与上述过程类似，此处不再赘述。

在另一个具体实施方式中，还可以根据所述第一缩放比例得到第一插值系数表的过程是：

参见图2，同样的，根据缩放比例大小划为多个缩放比例分段，每一个所述缩放比例分段对应一个插值系数表，所述插值系数表可以根据公式

进一步的，参见图5，其为参考像素点与待插点之间的坐标差值和插值系数取值的映射关系示意图，而图5所示的关系示意图中的关系曲线可以转换成所述插值系数表，其中横坐标为所述坐标差值，纵坐标为所述插值系数取值，换而言之，所述插值系数表为所述坐标差值与所述插值系数取值的关系映射表。例如对于所述段1，其参考系数K为0.2，根据所述公式(4)计算出对应所述段1的插值系数表，具体过程为：将K＝0.2以及从-2至2之间选择多个不同的数值且分别作为所述坐标差值a的取值分别代入公式(4)，分别计算得到多个插值系数取值，进而得到每个坐标差值与插值系数取值的关系映射表，即为所述插值系数表；例如所述坐标差值a的取值可以是从-2开始，每次递增0.1，直至x＝2，当然还可以是每次递增0.01或0.2，其中，递增间隔越小则越精确，也即计算得到的待插点的像素值越精确。

进一步的，以第一插值系数表的坐标差值和插值系数取值的关系为图5所示的关系示意图为例，详细说明根据所述第一插值系数表、每个所述待插点在所述待缩放图像中的坐标以及插值阶数进行插值计算，得到所述分辨率大小为X*N的中间图像的具体过程如下：

再参见图4，计算出所述待插点到每个参考像素点的第一方向(也可以称为水平方向或X方向)的坐标差值和第二方向(也可以称为垂直方向或Y方向)的坐标差值，其中所述第一方向的坐标差值为所述待插点在所述待缩放图像中的第一方向坐标与一个所述参考像素点的第一方向坐标之间的差值，所述第二方向的坐标差值为所述待插点在所述待缩放图像中的第二方向坐标与一个所述参考像素点的第二方向坐标之间的差值；根据每个所述参考像素点与所述待插点的所述第一方向的所述坐标差值和所述第二方向的所述坐标差值从图5所示关系示意图中分别查找出对应每个所述参考像素点的所述第一方向的插值系数取值和所述第二方向的插值系数取值。

根据公式

其中，将每个参考像素点的所述第一方向的所述插值系数取值和所述第二方向的所述插值系数取值的乘积作为每个所述参考像素点的插值系数，每个所述待插点的所有的参考像素点的插值系数组成每个所述待插点的插值系数矩阵。以插值阶数为4阶为例，一个待插点关联16个参考像素点，所述16个参考像素点各自的插值系数组成4*4的插值系数矩阵，所述16个参考像素点的像素值组成4*4的像素值矩阵，基于所述4*4的插值系数矩阵和所述4*4像素值矩阵，即可计算得到该待插点的像素值。

上述过程提供了将所述分辨率为M*N的待缩放图像进行缩放处理得到所述分辨率为X*N的中间图像，将所述分辨率为X*N的中间图像作为待缩放图像进行上述相似的过程得到所述分辨率为X*Y的目标图像。

本发明实施例中，针对待缩放图像的缩放比例选择合适的插值函数或者插值系数表进行插值计算，从而得到的目标图像的缩放效果相对较好，不会出现因为缩放比例不同而导致缩放效果相差较大的问题，尤其是待缩放图像进行缩放处理且水平方向的缩放比例与垂直方向的缩放比例不同时，如果采用单一插值函数，会导致缩放后图像的缩放效果不均衡，而本发明实施例根据水平方向的缩放比例和垂直方向的缩放比例分别选择合适的插值函数/插值系数表，因此可以通过两个不同的插值函数/插值系数表分别对待缩放图像进行缩放处理，可以达到较好的缩放效果。

【第二实施例】

参见图6，其为本发明第二实施例提供的一种图像缩放处理装置，所述图像缩放处理装置100例如包括：

比例获取模块10，用于获取待缩放图像的缩放比例；

查找模块30，用于根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值函数或插值系数表；

坐标获取模块50，用于获取每个待插点在所述待缩放图像中的坐标；

插值系数计算模块70，用于根据所述插值函数和插值系数表中的一个、插值阶数和每一个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标，得到每一个所述待插点的插值系数；以及

目标图像计算模块90，用于根据每一个所述待插点的所述插值系数计算得到目标图像。

至于比例获取模块10、查找模块30、坐标获取模块50、插值系数计算模块70和目标图像计算模块90的具体功能细节可参考前述第一实施例中的步骤S10、S30、S50、S70和S90的相关描述，此处不再赘述。此外，值得一提的是，比例获取模块10、查找模块30、坐标获取模块50、插值系数计算模块70和目标图像计算模块90可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中的步骤S10、S30、S50、S70和S90。

参见图7，在一个具体实施方式中，比例获取模块10例如包括：第一计算单元11，用于计算预先设置的所述目标图像的第一方向分辨率大小与所述待缩放图像的第一方向分辨率大小的比值，作为所述第一方向缩放比例；第二计算单元13，用于计算预先设置的所述目标图像的第二方向分辨率大小与所述待缩放图像的第二方向分辨率大小的比值，作为所述第二方向缩放比例。至于第一计算单元11以及第二计算单元13，其可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中计算得到缩放比例的过程。

参见图8，在一个具体实施方式中，查找模块30例如包括第一查找单元31，用于根据所述第一方向缩放比例查找出与所述第一方向缩放比例相对应的第一插值函数或第一插值系数表；第二查找单元33，用于根据所述第二方向缩放比例查找出与所述第二方向缩放比例相对应的第二插值函数或第二插值系数表。至于第一查找单元31以及第二查找单元33，其可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中得到插值函数/插值系数表的过程。

在一个具体实施方式中，第一查找单元31例如包括：第一确定子单元311，用于确定所述第一方向缩放比例处于多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第一目标缩放比例分段；第一查找子单元313，用于根据所述第一目标缩放比例分段查找出所述第一插值函数或插值系数表。第二查找单元33例如包括：第二确定子单元331，用于确定所述第二方向缩放比例处于所述多个缩放比例分段中的哪个缩放比例分段，以得到第二目标缩放比例分段；第二查找子单元333，用于根据所述第二目标缩放比例分段查找出所述第二插值函数或插值系数表。至于第一确定子单元311、第一查找子单元313、第二确定子单元331以及第二查找子单元333，其可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中查找缩放比例分段以得到插值函数/插值系数表的过程。

参见图9，在一个具体实施方式中，插值计算模块70例如包括第一方向插值计算单元71，用于根据所述第一插值函数和所述第一插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第一方向坐标和插值阶数，进行第一方向插值计算；第二方向插值计算单元73，用于根据所述第二插值函数和所述第二插值系数表中的一个、每一个所述待插点在所述待缩放图像中的第二方向坐标和插值阶数，进行第二方向插值计算。至于第一方向插值计算单元71以及第二方向插值计算单元73，其可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中计算待插点的像素值的过程。

在一个具体实施方式中，查找模块30例如包括确定单元和获取单元(图中未示出)，其中，所述确定单元，例如用于根据所述缩放比例从多个缩放比例分段中确定目标缩放比例分段，其中每一个所述缩放比例分段分别对应一个插值函数或一个插值系数表；所述获取单元，例如用于获取与所述目标缩放比例分段对应的插值函数或插值系数表。至于所述确定单元和所述获取单元，其可以为软件模块，存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中步骤S30的过程。

【第三实施例】

参见图10，其为本发明的第三实施例提供的一种图像缩放处理系统的结构示意图，所述图像缩放处理系统400例如包括处理器430以及电连接处理器430的存储器410，存储器410上存储有计算机程序411，处理器430加载计算机程序411以实现如第一实施例中所述的图像缩放处理方法。

在一个具体实施方式中，处理器430例如包括可编程逻辑器件例如为FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)器件，以及内置或外置于所述可编程逻辑器件的非易失性存储器内存储有多个插值系数表，以实现根据待缩放图像的缩放比例从所述多个插值系数表中选择相应的插值系数表；由于预先存储了所述多个插值系数表，因此减少了计算量，从而可以在所述可编程逻辑器件执行如第一实施例中所述的步骤S10、步骤S30中的根据所述缩放比例查找出与所述缩放比例相对应的插值系数表、步骤S50以及步骤S70中的根据每个所述待插点在所述待缩放图像中的所述坐标、插值阶数和所述插值系数表进行插值计算，以得到目标图像，此处不再赘述。

【第四实施例】

参见图11，其为本发明的第四实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图，计算机可读存储介质500例如为非易失性存储器，其例如为：磁介质(如硬盘、软盘和磁带)，光介质(如CDROM盘和DVD)，磁光介质(如光盘)以及专门构造为用于存储和执行计算机可执行指令的硬件装置(如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。计算机可读存储介质500上存储有计算机可执行指令510。计算机可读存储介质500可由一个或多个处理器或处理装置来执行计算机可执行指令510，以实施如第一实施例中所述的图像缩放方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。