專利名稱：用于通過直接對(duì)圖象的數(shù)字變換進(jìn)行操作而對(duì)圖象進(jìn)行重新調(diào)節(jié)尺寸和變焦距的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻信號(hào)處理，且更具體地說是涉及用于重新調(diào)節(jié)圖象尺寸并以利用圖象的非空間表示的方式拉近(zoom into)和推遠(yuǎn)(zoom out)圖象的方法和系統(tǒng)。
圖象可利用諸如視頻攝象機(jī)和計(jì)算機(jī)掃描裝置的光電傳感裝置而輸入數(shù)字系統(tǒng)。另外，可以采用各種計(jì)算機(jī)軟件程序，諸如繪圖和動(dòng)畫程序，在數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生圖象。圖象通常以數(shù)字陣列的形式在數(shù)字系統(tǒng)中得到表示和存儲(chǔ)。
圖象通常以顯示裝置表面上的兩維空間表示的形式，被顯示在適當(dāng)?shù)娘@示裝置上，諸如被顯示在電視機(jī)或計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)器的陰極射線管(CRT)上。一系列略微不同的圖象可以以快速的暫態(tài)序列的方式得到顯示，從而產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的感覺，例如在電視圖象序列的情況下那樣。
象素是在圖象顯示裝置的表面上的比較小的局部固定區(qū)域。顯示的圖象經(jīng)常由數(shù)以千計(jì)的象素組成，其中各個(gè)象素具有尺寸、形狀、強(qiáng)度和顏色等屬性。顯示的圖象中的對(duì)象用象素組表示。一般地，顯示裝置表面上的象素彼此足夠地接近，從而保證當(dāng)顯示的圖象被從充分遠(yuǎn)的距離觀看時(shí)，對(duì)象被視為與真實(shí)世界中的類似物具有相同的形狀、組構(gòu)、邊緣和陰影特性。
象素經(jīng)常但不總是以由均勻的象素行和列組成的矩形陣列的形式被排列在顯示器的表面上。圖象的水平和縱向空間分辨率由沿著象素行的水平方向和沿著象素列的縱向方向的每單位距離平均象素?cái)?shù)確定?？臻g分辨率確定了使人的視覺系統(tǒng)(HVS)觀看到圖象中的物體而不是單個(gè)的象素的最小圖象觀看距離。
顯示的圖象的空間分辨率可通過增大水平分辨率和縱向分辨率而得到增大。高分辨率的圖象將提供比低分辨率圖象更為自然的對(duì)原來真實(shí)世界的近似。圖象的質(zhì)量來自HVS對(duì)顯示的圖象中的線和邊緣的感受。在低分辨率的圖象中，線和邊緣，由于顯示的圖象中的矩形象素造成的階梯效應(yīng)，而經(jīng)常被感受成是凸凹不平的。
由于階梯效應(yīng)導(dǎo)致的凸凹不平的邊緣和線的感受，在高分辨率圖象中不那樣顯著，這是由于顯示的圖象中矩形象素的尺寸減小了。
顯示的圖象的有限分辨率是限制表現(xiàn)對(duì)象的保真度的一個(gè)主要因素。
一個(gè)數(shù)字圖象是一組數(shù)，其中各個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)于顯示的圖象的一個(gè)象素。例如，一個(gè)顯示的圖象可以由512乘640個(gè)象素組成，其中各個(gè)象素由一個(gè)范圍的象素的亮度強(qiáng)度和顏色來表征。如果我們把各個(gè)象素的顏色分解成紅(R)、藍(lán)(B)和綠(G)基色，則顯示的圖象可被數(shù)值表示為R、B、G分量圖象的結(jié)合。R、B、G分量圖象每一個(gè)都是單色圖象，其中各個(gè)象素只由代表象素的亮度強(qiáng)度的一個(gè)數(shù)字表征。一個(gè)由象素的矩形陣列組成的顯示的圖象因而可被表示為三個(gè)單色的分量圖象，每一個(gè)分量圖象都可以以數(shù)字形式被表示為相應(yīng)的數(shù)的矩形陣列。我們把這樣的數(shù)的矩形陣列稱為數(shù)字圖象，其中應(yīng)該理解的是它可以表示一個(gè)顯示的彩色圖象的一個(gè)單色分量或這些單色分量的某些適當(dāng)組合。
一種圖象顯示裝置具有固定的觀看區(qū)，它通常是一個(gè)矩形的觀看屏幕。顯示在該觀看屏幕上的圖象經(jīng)常完全充滿了該觀看屏幕。重新調(diào)節(jié)圖象的尺寸意味著以這樣的方式把圖象重新顯示在觀看屏幕上，即使得圖象在HVS看被水平或縱向拉長(zhǎng)或壓縮了。重新調(diào)節(jié)尺寸之后的圖象的水平尺寸與重新調(diào)節(jié)尺寸之前的圖象水平尺寸的比值是水平縮放系數(shù)。類似地，縱向縮放系數(shù)是重新調(diào)節(jié)尺寸之后的圖象縱向尺寸與重新調(diào)節(jié)尺寸之前的縱向尺寸的比值。大于一的縮放系數(shù)表示拉長(zhǎng)，且小于一的縮放系數(shù)表示顯示的圖象的收縮。
顯示的圖象的縱橫比是其寬度與其高度的比值。如果圖象利用相等的水平和縱向縮放系數(shù)被重新調(diào)節(jié)尺寸，則重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象將具有與原來相同的縱橫比。通過采用相等的水平和縱向縮放系數(shù)，物體增大或收縮而不改變它們的形狀，且重新調(diào)節(jié)尺寸操作將被HVS感覺為使圖象內(nèi)的所有物體移向或遠(yuǎn)離觀看者。
重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象可超過觀看屏幕的尺寸。因此，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的某些部分可能處于觀看屏幕之外而不可見。剪裁的圖象是顯示在觀看屏幕上的圖象部分。
變焦距是對(duì)一組數(shù)字化的圖象或顯示的圖象重新調(diào)節(jié)尺寸，以在HVS中產(chǎn)生顯示的圖象內(nèi)的物體正在隨著時(shí)間而增大或收縮的效果。變焦距產(chǎn)生觀看者與顯示的圖象中的物體之間的距離正在增大或減小的感覺。
平穩(wěn)的變焦距是這樣的變焦距，即顯示的圖象組的縮放系數(shù)足夠慢地增大或減小，以在HVS中產(chǎn)生顯示的圖象中的物體在變焦距過程中隨著時(shí)間而連續(xù)地增大或收縮的感覺。
如果縮放系數(shù)隨著時(shí)間而增大，變焦距過程處于拉近模式，且如果縮放系數(shù)隨著時(shí)間減小則變焦距過程處于推遠(yuǎn)模式。例如，在拉近模式的平穩(wěn)變焦距可在相對(duì)于第一幀具有縮放系數(shù)1.0、1.1、1.2、…1.8、1.9和2.0的11個(gè)相繼的幀中實(shí)現(xiàn)，從而產(chǎn)生2的最后縮放系數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字圖象重新調(diào)節(jié)尺寸和變焦距方法直接在表示顯示的圖象中的各個(gè)象素的數(shù)上進(jìn)行操作。即，它們是在空域上進(jìn)行操作的。
一種現(xiàn)有技術(shù)的圖象重新調(diào)節(jié)尺寸方法是象素復(fù)制法，它采用了整數(shù)的縮放系數(shù)。該象素復(fù)制方法簡(jiǎn)單地把各個(gè)象素沿著水平和縱向方向復(fù)制某些整數(shù)倍。例如，對(duì)于縮放系數(shù)3，原始圖象的各個(gè)象素被復(fù)制以形成重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象中的相應(yīng)的3×3正方形的象素。象素復(fù)制法的一個(gè)主要的缺點(diǎn)，是象素化的凸凹不平階梯效果與縮放系數(shù)成正比地增大。因此，象素復(fù)制引入了顯著且經(jīng)常是不可接受的重新調(diào)節(jié)尺寸之后的圖象失真。象素復(fù)制法的另一個(gè)缺點(diǎn)，是它限于以整數(shù)的縮放系數(shù)放大圖象。因此，它不能被用來減小圖象，且它也不能被用來以非整數(shù)的縮放系數(shù)對(duì)圖象重新調(diào)節(jié)尺寸，諸如以1.1、1.2的縮放系數(shù)等，而這在平穩(wěn)的變焦距操作中是需要的。
另一種現(xiàn)有技術(shù)方法是象素副取樣法，它被用來利用整數(shù)的倒數(shù)的縮放系數(shù)，諸如1/2、1/3、或1/4，來減小圖象的尺寸。這種方法通過在相應(yīng)的方向上在數(shù)字圖象中的每Q個(gè)數(shù)或象素中只保留一個(gè)，而沿著水平或縱向方向?qū)崿F(xiàn)了縮放系數(shù)1/Q，其中Q是一個(gè)整數(shù)。這種象素副取樣法在顯示的圖象中產(chǎn)生了不利的失真。這樣的失真造成了用此方法重新調(diào)節(jié)尺寸的顯示的圖象中的物體的邊緣清晰度的損失且它是HVS能夠注意到的，特別是對(duì)于大的Q值。
重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的突變的強(qiáng)度空間變化，特別容易受到失真的影響，因而是HVS所能夠感受到的。如果能夠使象素之間的強(qiáng)度變化在象素復(fù)制之后或在象素副取樣之前沿著所有方向都進(jìn)行平滑的變化，這種失真可被減輕?，F(xiàn)有技術(shù)包括了用于實(shí)現(xiàn)所需的空域平滑處理的各種方法。這些現(xiàn)有技術(shù)空域方法具有若干缺點(diǎn)，包括需要在未縮放的空域的數(shù)字圖象中的各個(gè)象素上直接進(jìn)行操作。其他形式的圖象，諸如編碼或壓縮的形式-其中圖象不是一個(gè)象素一個(gè)象素地進(jìn)行空間表示，不能采用現(xiàn)有技術(shù)的空域平滑方法。
在象素復(fù)制的情況下，所需的平滑處理過的圖象經(jīng)常是借助兩維空域低通濾波操作而獲得的，該低通濾波操作有效地平滑掉了數(shù)字圖象中的空間強(qiáng)度變化。兩維空域低通濾波方法的復(fù)雜程度，取決于顯示的圖象中所能夠容忍的失真的等級(jí)。簡(jiǎn)單的空域區(qū)域象素加權(quán)平均可被用于對(duì)圖象的象素復(fù)制形式的強(qiáng)度變化進(jìn)行平滑，從而減小凸凹不平的邊緣效果。更為復(fù)雜的空域?yàn)V波方法對(duì)重新調(diào)節(jié)尺寸的數(shù)字圖象的各個(gè)行和列中的各個(gè)數(shù)進(jìn)行平滑。這可能要求在各個(gè)象素上執(zhí)行成百的乘和加運(yùn)算，這對(duì)于各個(gè)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象會(huì)產(chǎn)生百萬計(jì)的運(yùn)算。例如，如果512×512的圖象通過象素復(fù)制而被重新調(diào)節(jié)尺寸成4096×4096(縮放系數(shù)為8)，且在重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象上采用了每個(gè)象素需要100個(gè)乘法運(yùn)算的平滑操作，則平滑每個(gè)重新調(diào)節(jié)尺寸圖象所需的乘運(yùn)算的總數(shù)是4096×4096×100。這產(chǎn)生了超過每圖象1,600,000,000次的乘運(yùn)算。如果該圖象被剪裁成512×512的尺寸，則乘運(yùn)算的最小數(shù)目減小至512×512×100，即超過每個(gè)剪裁圖象25,000,000。因此，現(xiàn)有技術(shù)的象素復(fù)制空域失真減小方法涉及采用在一個(gè)象素一個(gè)象素基礎(chǔ)上操作的大量的硬件和軟件資源。
在象素副取樣的情況下，在進(jìn)行副取樣以平滑掉強(qiáng)度變化之前對(duì)圖象進(jìn)行兩維低通濾波操作。這種空域平滑方法具有使圖象預(yù)失真以盡量減小象素副取樣之后的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象中形成失真效果的作用。這種平滑操作的效果是使圖象中的很多物體模糊，從而使它們的尖銳的邊緣在象素副取樣之后不再顯著。所需的空域?yàn)V波操作，如用在象素復(fù)制中的那樣，在復(fù)雜性上是變化的。當(dāng)簡(jiǎn)單加權(quán)平均被用于實(shí)現(xiàn)這種濾波時(shí)，經(jīng)常需要采用每個(gè)象素成百次的乘和加運(yùn)算。例如，為了借助采用要求重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的每象素100次乘運(yùn)算的平滑操作象素副取樣，而把一個(gè)512×512圖象重新調(diào)節(jié)成64×64圖象(縮放系數(shù)為1/8)，則平滑每一個(gè)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象所需的乘運(yùn)算的總數(shù)是64×64×100。這產(chǎn)生了每個(gè)尺寸為64×64的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象超過360,000次的乘運(yùn)算。采用這種平滑操作的原始圖象的預(yù)失真要求對(duì)原始數(shù)字圖象進(jìn)行512×512×100次的乘運(yùn)算。這種方法，象象素復(fù)制方法一樣，也要求在一個(gè)象素一個(gè)象素基礎(chǔ)上進(jìn)行操作的大量的硬件和軟件資源。
有用于借助分?jǐn)?shù)縮放系數(shù)，諸如22/73或101/100，在空域中對(duì)圖象重新調(diào)節(jié)尺寸的方法。這種能力對(duì)于平滑變焦距和其他重新調(diào)節(jié)尺寸的效果是需要的。幾乎所有現(xiàn)有技術(shù)方法都涉及上述象素復(fù)制和象素副取樣方法的組合，以及適當(dāng)?shù)钠交僮?。這些用于分?jǐn)?shù)縮放系數(shù)的現(xiàn)有技術(shù)方法基本上是把象素復(fù)制和象素副取樣結(jié)合在單一的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)在數(shù)字信號(hào)處理文獻(xiàn)中被稱為多速率數(shù)字系統(tǒng)。這樣的方法在空域中一個(gè)象素一個(gè)象素地對(duì)圖象進(jìn)行操作，且它們采用了復(fù)雜且要求大量的計(jì)算的數(shù)字濾波技術(shù)，以平滑掉凸凹不平的邊緣和重新調(diào)節(jié)了尺寸的圖象中的其他失真。
搖鏡頭(搖動(dòng))是一組數(shù)字圖象或顯示圖象的剪裁，以在HVS中產(chǎn)生這樣的感受，即顯示的圖象中的所有物體在顯示的序列圖象中的兩個(gè)相鄰圖象之間都均勻地平移。
平滑搖動(dòng)是這樣的搖動(dòng)，即使得相繼顯示的圖象中的物體的位移足夠地小，以在HVS中產(chǎn)生這樣的感受，即顯示的圖象中的所有物體在顯示的圖象序列中都隨著時(shí)間而連續(xù)地移動(dòng)。
當(dāng)顯示的圖象中的物體在變焦距或搖動(dòng)過程中移動(dòng)時(shí)，只要在該圖象中物體的移動(dòng)足夠地慢，變焦距和搖動(dòng)的感受都被HVS所保持。
圖象壓縮是這樣的處理，即借助它數(shù)字圖象被較少數(shù)目的信息位所表示。圖象壓縮使得圖象能夠被存儲(chǔ)在較少的數(shù)字位的存儲(chǔ)器中，因而減小了存儲(chǔ)圖象所需的計(jì)算機(jī)文檔的大小。圖象壓縮還使數(shù)字圖象的壓縮形式能夠以比未壓縮圖象更快的方式在通信信道上進(jìn)行傳送。
空域圖象的壓縮形式在顯示之前必須得到解壓縮。
多數(shù)的圖象壓縮方法采用了把圖象的空域表示變換成相應(yīng)的更適合壓縮的圖象變換域形式的數(shù)學(xué)技術(shù)。例如，變換域形式通常采用具有這樣的數(shù)學(xué)性質(zhì)的數(shù)據(jù)，即它與空域中的數(shù)據(jù)的相關(guān)性較小，這是隨后的壓縮所希望的一種性質(zhì)。包括量化和編碼在內(nèi)的大量的壓縮方法被用來對(duì)圖象的變換域形式進(jìn)行壓縮。
解壓縮過程試圖恢復(fù)原來的變換域形式，在此情況下壓縮-解壓縮處理被稱為是無損的。在實(shí)際中解壓縮算法經(jīng)常只恢復(fù)對(duì)原來的空域圖象的一個(gè)近似，且該過程被稱為是有損的。
圖象的變換域形式不一定包含與空域象素對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，因而可不受上述現(xiàn)有技術(shù)的重新調(diào)節(jié)尺寸和變焦距方法的操作以實(shí)現(xiàn)顯示的圖象的重新調(diào)節(jié)尺寸和變焦距。
已經(jīng)發(fā)展了用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖象的壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)。例如MPEG1和2壓縮標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字圖象序列最廣泛采用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，而JPEG通常被用于靜止圖象。
這些標(biāo)準(zhǔn)采用了分立余弦變換(DCT)以把空域圖象轉(zhuǎn)換成變換域，且反分立余弦變換(IDCT)被用來把變換域形式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的解壓縮的空域圖象?，F(xiàn)有技術(shù)重新調(diào)節(jié)尺寸、變焦距或搖動(dòng)已經(jīng)用MPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮的顯示圖象的方法對(duì)空域圖象進(jìn)行操作。
本發(fā)明提供通過修正用于把圖象的變換域形式變換到圖象的空域形式的變換域方法，而提供了重新調(diào)節(jié)尺寸空域圖象的一種方法。通過修正該變換域方法，不需要對(duì)空域中形成圖象進(jìn)行進(jìn)一步的一個(gè)象素一個(gè)象素的圖象重新調(diào)節(jié)尺寸、變焦距或搖動(dòng)操作。由于對(duì)空域中的圖象重新調(diào)節(jié)尺寸而造成的不利效果，諸如凸凹不平的邊緣、混淆或其他圖象退化，在本發(fā)明中被減少了。
把圖象從變換域變換到空域的標(biāo)準(zhǔn)變換方法，被修正了。采用該修正的變換方法，對(duì)變換域圖象的變換產(chǎn)生了改變的空域圖象。對(duì)變換操作的這些修正是由該修正的變換方法以這樣的方式進(jìn)行的，即在變換之后的改變的空域圖象中實(shí)現(xiàn)所希望的重新調(diào)節(jié)尺寸或變焦距效果。
本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，是提供了一種通過把一種修正的變換方法應(yīng)用于圖象的變換域形式而對(duì)一個(gè)數(shù)字圖象的空域表示的外貌進(jìn)行修正的一種方法。通過修正大量的變換方法，諸如反分立余弦變換方法、反分立付里葉變換方法和反分立小波變換方法，可實(shí)現(xiàn)重新調(diào)節(jié)尺寸的空域圖象。進(jìn)一步地，本發(fā)明可被應(yīng)用于諸如MPEG或JPEG的標(biāo)準(zhǔn)圖象壓縮技術(shù)中采用的塊圖象(即塊)。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，是在進(jìn)行了該修正的變換域方法之后，不需要對(duì)空域圖象進(jìn)行進(jìn)一步的修正。這排除了對(duì)空域圖象的大量的一個(gè)象素一個(gè)象素的修正以重新調(diào)節(jié)尺寸或變焦距的需要。
本發(fā)明的一個(gè)附加的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，是提供了在不采用大量的硬件或軟件資源的情況下對(duì)數(shù)字圖象的修正。圖象的空域表示的重新調(diào)節(jié)尺寸和變焦距修正要求大量和費(fèi)時(shí)的一個(gè)象素一個(gè)象素的處理。在本發(fā)明中，該修正的變換方法產(chǎn)生的空域圖象處于它們的重新調(diào)節(jié)尺寸或變焦距的形式，并能夠在不需要進(jìn)一步修正或處理的情況下得到顯示。
以上非常概括地列出了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以使得以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述變得更好理解。以下將描述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)形成了本發(fā)明的權(quán)利要求書的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，所公布的概念和具體實(shí)施例很容易被用作修正和設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的同樣目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該理解的是，這些等價(jià)的構(gòu)造并未脫離所附權(quán)利要求書所設(shè)定的本發(fā)明的精神和范圍。
為了對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)有更為完整的理解，現(xiàn)在結(jié)合附圖進(jìn)行以下的描述。在附圖中

圖1A是從空域至一種變換域的圖象變換的一種表示并在此被稱為Φ-變換方法；圖1B是從一種變換域至空域的變換的一個(gè)表示，并在此被稱為Ψ-變換方法；圖2顯示了進(jìn)行Φ-變換方法、Ψ-變換方法和修正的Ψ-變換方法的結(jié)果；圖3顯示了采用增廣的變換域圖象的修正Ψ-變換方法；圖4A顯示了對(duì)于顯示窗口來說太大的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象；圖4B顯示了剪裁過以適應(yīng)顯示窗口的圖4A的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象；圖4C顯示了剪裁過以適應(yīng)顯示窗口的某子部分的圖4A的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象；圖5A顯示了分成分立的塊的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象；圖5B顯示了相對(duì)于圖5A的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的塊而移動(dòng)的顯示窗口圖6顯示了采用本發(fā)明的方法擴(kuò)大一個(gè)數(shù)字圖象；圖7顯示了采用本發(fā)明的方法收縮一個(gè)數(shù)字圖象；圖8顯示了具有觀看者控制器的一種電視觀看系統(tǒng)。
數(shù)字圖象是一個(gè)數(shù)字陣列，其中陣列中的各個(gè)數(shù)字代表顯示的圖象中的一個(gè)相應(yīng)的象素。數(shù)字圖象及其顯示形式都是空域圖象并可用實(shí)值函數(shù)x(n1，n2)進(jìn)行數(shù)學(xué)表示，其中n1和n2是非負(fù)的整數(shù)，它們指向數(shù)字圖象陣列的第n1列和第n2行，如圖1A所示。在顯示的圖象中，n1和n2指向相應(yīng)的顯示象素，對(duì)于尺寸為N1列乘N2行的矩形數(shù)字圖象，0≤n1≤(N1-1)且0≤n2≤(N2-1)?？沼蛟趫D1中被稱為D10并包含數(shù)字圖象14。我們說n1，n2∈D。本發(fā)明提供了一種方法，用于把數(shù)字圖象x(n1，n2)重新調(diào)節(jié)尺寸，以通過修正一種變換域方法而產(chǎn)生一個(gè)重新調(diào)節(jié)尺寸的數(shù)字圖象的一種重新調(diào)節(jié)尺寸的形式xr(n1，n2)。借助這種重新調(diào)節(jié)尺寸的方法，本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于對(duì)數(shù)字圖象因而對(duì)顯示的圖象進(jìn)行變焦距和搖動(dòng)的方法。該方法可被用來實(shí)現(xiàn)重新調(diào)節(jié)尺寸、搖動(dòng)和變焦距，而不用對(duì)空域圖象直接進(jìn)行操作。
如果變換域數(shù)據(jù)Φ[x(n1，n2)]與空域圖象x(n1，n2)中的空間象素沒有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，則把空域數(shù)字圖象x(n1，n2)變換成圖象的變換域形式Φ[x(n1，n2)]的一組數(shù)學(xué)運(yùn)算被稱為一種Φ-變換方法。相反地，把圖象的變換域形式變換成圖象的空域形式的一組數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)運(yùn)算被稱為Ψ變換方法。
Ψ變換方法可以被應(yīng)用于圖象的變換域形式Φ[x(n1，n2)]以獲得空域圖象Ψ[Φ[x(n1，n2)]]。
如果在應(yīng)用了Ψ變換方法之后應(yīng)用Φ變換方法達(dá)到了原來的空域數(shù)字圖象x(n1，n2)，則Ψ變換方法是Φ變換方法的反變換，且我們說Ψ＝Φ-1。
對(duì)于空域圖象有各種運(yùn)算把它們從空域變換到變換域。一類重要的Φ變換方法給出了如下形式的變換域圖象X(k1，k2)，其中k1和k2是所謂的變換域ΩD中的變換域變量。這樣的變換可以用它們的基本函數(shù)b(k1，k2，n1，n2)寫成X(k1,k2)=Σn1Σn2x(n1,n2)b(k1,k2,n1,n2),]]>其中k1k2∈ΩD且它在圖1A中得到了概括，其中變換運(yùn)算16被顯示為給出了數(shù)字圖象x(n1，n2)的變換域表示X(k1，k2)。在圖1A中，X(k1，k2)18具有尺寸K1×K2且變換域ΩD12得到顯示。
基函數(shù)b(k1，k2，n1，n2)獨(dú)立于數(shù)字圖象x(n1，n2)，但它依賴于選擇的變換類型。例如，分立付里葉變換和分立余弦變換族具有不同而具體的基函數(shù)。另外，分立付里葉變換和反付里葉變換的基本函數(shù)是不同的。
變換域圖象X(k1，k2)不是通常觀看和顯示的圖象，因?yàn)樽儞Q域圖象X(k1，k2)的值不對(duì)應(yīng)于數(shù)字圖象的顯示形式中的象素。
存在有一組相應(yīng)的Ψ變換方法，它對(duì)變換域圖象進(jìn)行運(yùn)算以把它們從變換域變換到空域。一類重要的Ψ變換方法給出了x(n1，n2)＝Ψ[X(k1，k2)]形式的空域圖象，其中n1和n2是所謂的空域D中的空域變量。這樣的變換可以用它們的基本函數(shù)b(k1，k2，n1，n2)寫成如下形式x(n1n2)=Σk1Σk2X(k1,k2)b(k1,k2,n1,n2),]]>其中n1，n2∈D如在圖1B中概括的，Ψ變換方法Ψ[X(k1，k2)]20被顯示為給出了數(shù)字圖象x(n1，n2)14’的空域表示。
如果圖1A和1B中的運(yùn)算被依次應(yīng)用且圖象14和14’相同，則Ψ[X(k1，k2)]是Φ[x(n1，n2)]的反變換且因而Ψ＝Φ-1。
在現(xiàn)有技術(shù)中，通過采用對(duì)圖1B中的數(shù)字圖象14’的空域陣列中的每一個(gè)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的方法，對(duì)空域數(shù)字圖象進(jìn)行運(yùn)算，而實(shí)現(xiàn)了一種重新調(diào)節(jié)尺寸的顯示圖象。如以上進(jìn)一步描述的，這些現(xiàn)有技術(shù)方法的結(jié)果是需要非常大量的算法操作以避免所不希望的凸凹不平邊緣和由于空域重新調(diào)節(jié)尺寸所需的下取樣和上取樣操作產(chǎn)生的其他的圖象失真。
本發(fā)明的重新調(diào)節(jié)尺寸避免了對(duì)空域陣列x(n1，n2)14’中的每一個(gè)數(shù)進(jìn)行空域操作的需要，并還避免了對(duì)相關(guān)的空域平滑操作的需要。本發(fā)明是對(duì)該Ψ變換方法進(jìn)行修正，且因而被稱為修正的Ψ變換方法。在把該修正的Ψ變換方法應(yīng)用于變換域圖象X(k1，k2)時(shí)，所需的重新調(diào)節(jié)尺寸的空域數(shù)字圖象xr(n1，n2)得到產(chǎn)生并可得到顯示。
圖2顯示了本發(fā)明的重新調(diào)節(jié)尺寸的方法的最佳實(shí)施例的操作。圖象x(n1，n2)22代表了重新調(diào)節(jié)尺寸之前的空域數(shù)字圖象。圖象22、24和34可以是整個(gè)顯示的圖象或顯示的圖象的子圖象區(qū)。如果該子圖象區(qū)在空間上是矩形的，它是一個(gè)圖象塊或塊。變換域圖象X(k1，k2)24處于變換域ΩD中。未修正的Ψ變換方法可被用作一種反變換Ψ＝Φ-1以把變換域圖象X(k1，k2)變換回到原來的空域數(shù)字圖象22。
通過本發(fā)明的重新調(diào)節(jié)尺寸的最佳實(shí)施例，一種修正的Ψ變換方法36被應(yīng)用于變換域圖象X(k1，k2)24，以產(chǎn)生出重新調(diào)節(jié)尺寸的空域數(shù)字圖象xr(n1，n2)34，其中修正的Ψ變換方法被寫成ΨMOD[X(k1，k2)]且其中ΨMOD[X(k1，k2)] 36被顯示在圖2中。
修正的Ψ變換方法是在未修正Ψ變換方法Ψ[X(k1，k2)]的算法或數(shù)據(jù)上的任何修正運(yùn)算組ΨMOD[X(k1，k2)]，它使圖象xr(n1，n2)34成為數(shù)字圖象x(n1，n2)22的一種預(yù)定的重新調(diào)節(jié)尺寸的形式這樣的運(yùn)算包括但不限于通過用附加的數(shù)據(jù)增廣陣列而改變數(shù)據(jù)陣列X(k1，k2)24的大小，并還包括但不限于修正變換的參數(shù)，諸如其基函數(shù)。
根據(jù)選定的φ變換方法，變換域圖象X(k1，k2)24的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以是復(fù)數(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，是通過修正基函數(shù)b(k1，k2，n1，n2)以產(chǎn)生一組修正的基函數(shù)bMOD(k1，k2，n1，n2)且具體地從而使得bMOD(k1,k2,n1,n2)=b(k1s1,k2s2,n1,n2)]]>而修正該Ψ變換方法，其中bMOD(k1，k2，n1，n2)是修正的基函數(shù)且s1和s2是分別被稱為水平和縱向縮放系數(shù)的實(shí)數(shù)。這些基函數(shù)作為修正的Ψ變換方法的一部分而得到修正。
例如，如果這些基函數(shù)具有以下形式b(k1,k2,n1,n2)=cos((2n1+1)k1π2N1)cos((2n2+1)k2π2N2)]]> 當(dāng)值s1大于1時(shí)，上述基函數(shù)的縮放(scaling)造成重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)34相對(duì)于x(n1，n2)22沿著水平方向被拉長(zhǎng)。當(dāng)s1的值小于1時(shí)，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)34相對(duì)于x(n1，n2)22沿著水平方向收縮。類似地，根據(jù)s2是大于還是小于1，s2實(shí)現(xiàn)了xr(n1，n2)34沿著縱向方向的拉長(zhǎng)或收縮。
如果s1＝s2，則xr(n1，n2)34相對(duì)于x(n1，n2)22的拉長(zhǎng)或收縮不改變重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象相對(duì)原來圖象的縱橫比，且不改變這些圖象的顯示形式中的物體的被感受到的形狀。
對(duì)于當(dāng)s1和s2大于1的情況，對(duì)與重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象有關(guān)的Ψ變換方法的一個(gè)進(jìn)一步的修正，是通過產(chǎn)生附加的合成數(shù)據(jù)點(diǎn)而增大變換域圖象X(k1，k2)24的尺寸，從而使使增廣變換域圖象X(k1，k2)24和重新調(diào)節(jié)尺寸的空域圖象xr(n1，n2)34的總體尺寸得到預(yù)定。在圖3中，Ψ變換方法的原有的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣列C1130A，通過額外產(chǎn)生的合成數(shù)據(jù)點(diǎn)陣列C12 30B、C21 30C和C2230D，而得到增廣，而這些陣列用于修正和增大變換域圖象X(k1，k2)24的尺寸并產(chǎn)生修正的變換域圖象XAUG(k1，k2)32。額外產(chǎn)生的合成數(shù)據(jù)陣列C12 30B、C21 30C和C22 30D中的合成數(shù)據(jù)可以借助對(duì)C11 30A中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行的運(yùn)算或通過某些其他的手段而產(chǎn)生，或者它們可以被設(shè)定為零值。
矩形陣列C12 30B、C21 30C和C22 30D的尺寸可以被適當(dāng)選擇，從而使32的行數(shù)P1滿足P1≥s1N1且32的列數(shù)P2滿足P2≥s2N2例如，如果對(duì)于一個(gè)圖象塊N1＝N2＝8且所希望的縮放系數(shù)是s1＝s2＝1.5，則對(duì)于圖象塊xr(n1，n2)34的尺寸，我們選擇P1. 2≥12。如果s1N1是一個(gè)整數(shù)，則圖象32的列數(shù)P1可以被選擇為等于s1N1，且如果s2N2是一個(gè)整數(shù)則圖象32的行數(shù)P2可以被選擇為等于s2N2。變換域圖象32被稱為增廣的變換域圖象且被表示為XAUG(k1，k2)。
為了獲得重新調(diào)節(jié)尺寸的空域圖象xr(n1，n2)34，變換域數(shù)據(jù)的增廣變換域圖象XAUG(k1，k2)32，利用采用修正的基函數(shù)bMOD(k1，k2，n1，n2)的修正Ψ變換，而得到變換。該修正Ψ變換可被表示為以下數(shù)學(xué)形式xr(n1,n2)=Σk1Σk2bMOD(k1,k2,n1,n2)XAUG(k1,k2)]]>
其中k1，k2∈ΩD，意味著對(duì)變換域變量k1，k2的求和是在變換域ΩD的適當(dāng)選定的區(qū)域上進(jìn)行的。通過采用上述的修正Ψ變換方法以獲得重新調(diào)節(jié)尺寸的空域圖象xr(n1，n2)34，避免了凸凹不平的邊緣和其他不利的混淆效果，且不需要對(duì)空域圖象xr(n1，n2)34進(jìn)行大量的平滑操作以減小重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象中凸凹不平邊緣和其他失真效應(yīng)。
例如，尺寸N1＝N2＝128的空域圖象x(n1，n2)14可用縮放系數(shù)s1＝s2＝2重新調(diào)節(jié)尺寸，以通過對(duì)變換域圖象X(k1，k2)24進(jìn)行運(yùn)算而獲得尺寸P1＝P2＝256的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)34。數(shù)據(jù)陣列C11 30A代表了X(k1，k2)24的陣列并具有用于未修正的反分立余弦變換的尺寸128×128。增廣陣列C12 30B、C21 30C和C22 30D可以被選擇為尺寸為128×128的零值陣列(以下用0表示)，從而使增廣陣列XAUG(k1，k2)32由以下公式給出XAUG(k1,k2)=C11C12C21C22=X(k1,k2)000]]>它是256×256尺寸的。該修正Ψ變換方法，采用以下的修正的基函數(shù)，并以s1＝s2＝2，而被選擇為在這種增廣變換域圖象XAUG(k1，k2)上進(jìn)行的反分立余弦變換運(yùn)算bMOD(k1,k2,n1,n2)=cos((2n1+1)(k1s1)π2N1)cos((2n2+1)(k2s2)π2N2)]]>從而使該修正Ψ變換方法是xr(n1,n2)=Σk1=0P1=255Σk2=0P2=255XAUG(k1,k2)cos((2n1+1)(k1s1)π2N1)cos((2n2+1)(k2s2)π2N2)]]>本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)34中的物體不呈現(xiàn)象素復(fù)制的失真效應(yīng)且物體的邊緣在視覺上是平滑的。這是在不需要空域平滑濾波器的情況下實(shí)現(xiàn)的。
上述的例子可用小塊圖象實(shí)施。例如，原始圖象x(n1，n2)可以是8×8的圖象塊，且對(duì)于s1＝s2＝2，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象塊可以具有尺寸16×16?？偟闹匦抡{(diào)節(jié)尺寸和顯示的圖象可由很多如此重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象塊組成。
圖4A顯示了當(dāng)圖象42被重新調(diào)節(jié)尺寸從而使重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)44太大而不能適合顯示窗口46使的情況。當(dāng)圖象將要被用在顯示窗口46的一個(gè)所希望的子區(qū)域中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似的問題。在某些情況下，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象可適合于總體的顯示區(qū)中但可能對(duì)所希望的子顯示區(qū)來說太大。在圖4A中，尺寸為N1×N2的原始圖象x(n1，n2)42適合于尺寸W1×W2的顯示窗口46中。顯示窗口46可代表顯示器的整個(gè)區(qū)域或該顯示器的一個(gè)子區(qū)域。重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)44是利用修正Ψ變換方法以如上所述的縮放系數(shù)s1和s2產(chǎn)生的圖象42的放大形式。重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44具有尺寸R1×R2，其中R1＝s1N1且R2＝s2N2。在此例中，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44大于顯示窗口46，使放大的圖象的部分處于顯示窗口46之外。圖4B顯示了剪裁的圖象xcr(n1，n2)48，它包括重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的一部分，從而使剪裁的圖象48適合于顯示窗口46中。剪裁的圖象48的尺寸為CR1×CR2，其中CR1≈N1且CR2≈N2，從而使剪裁的圖象48近似于原始圖象42的尺寸。如圖4C中所示，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44也可被剪裁從而使剪裁的圖象50的尺寸CR1’和CR2’不等價(jià)于原始圖象42的。在此情況下，剪裁的圖象50可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽?，以在顯示器的一個(gè)子部分-諸如圖8的顯示窗口86-上進(jìn)行觀看，它顯示了圖象84的拉近形式84’。
在其中重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象大于顯示窗口的情況下，不是對(duì)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁，而是希望搖動(dòng)(pan)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象從而使整個(gè)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的依次部分在顯示窗口中得到觀看。
如圖5A所示，重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44可以由塊52組成，而塊52對(duì)應(yīng)于重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的分立的空間區(qū)。塊52具有尺寸B1×B2并可以具有各種尺寸，從單個(gè)的象素至多個(gè)象素行和列。
圖5B顯示了在重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44上搖動(dòng)的顯示窗口46。顯示窗口46覆蓋了重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的塊52的一部分。處于顯示窗口46內(nèi)的塊52可以被用戶觀看。重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44通過把塊52依次移過顯示窗口46而被搖動(dòng)。對(duì)象素級(jí)的搖動(dòng)，塊52對(duì)應(yīng)于重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的單個(gè)的象素。圖象通過把一行或列的象素添加到顯示窗口46的一個(gè)邊緣54并從顯示窗口46的相反的邊緣56除去一行或列的象素而得到搖動(dòng)。用dpan＝[dhorizdvert]象素/幀表示的一個(gè)移動(dòng)矢量58，定義了重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)44相對(duì)于顯示窗口46的移動(dòng)，其中dhoriz是沿著水平方向的塊數(shù)且dvert是沿著縱向方向的象素?cái)?shù)。
對(duì)于象素等級(jí)的搖動(dòng)，dhoriz＝-1、0或+1且dvert＝-1、0或+1，從而使顯示窗口每幀移動(dòng)一行和列。重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44也可以利用多個(gè)象素進(jìn)行搖動(dòng)。在多象素級(jí)的搖動(dòng)中，多行和列的象素可在邊緣處被加入和除去，從而使移動(dòng)矢量的分量為dhoriz＝-mhoriz，0或+mhoriz且dvert＝-mvert、0或+mvert其中mhoriz和mvert代表多個(gè)列和行的象素。在塊等級(jí)的搖動(dòng)中，mhoriz＝M1即水平塊尺寸，且mvert＝M2即縱向塊尺寸。
搖動(dòng)可以利用以上公布的修正Ψ變換方法而得到實(shí)現(xiàn)。通過識(shí)別處于或部分處于顯示窗口內(nèi)的變換域圖象中的塊組，修正Ψ變換方法被應(yīng)用于這些塊中的每一個(gè)以產(chǎn)生重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的該部分。隨后識(shí)別第二組的塊，它們對(duì)應(yīng)于在該顯示窗口移動(dòng)了適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)矢量之后在下一個(gè)幀中重疊于顯示窗口的那些塊。該修正Ψ變換方法隨后被應(yīng)用于第二組的塊，以產(chǎn)生重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象44的一個(gè)移動(dòng)部分。
上述的剪裁和搖動(dòng)功能將被理解為應(yīng)用于已經(jīng)利用大于、小于或等于一的縮放系數(shù)而被重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象。另外，重新調(diào)節(jié)尺寸、搖動(dòng)和剪裁功能可被實(shí)時(shí)地應(yīng)用于圖象。例如，一個(gè)圖象可經(jīng)諸如視頻攝象機(jī)的光-電子傳感裝置而被一種數(shù)字系統(tǒng)所接收，該圖象隨后可利用一種適當(dāng)?shù)腗PEG標(biāo)準(zhǔn)而得到壓縮。壓縮的圖象可隨后利用一種修正Ψ變換方法而得到反變換以實(shí)現(xiàn)一種已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明而被重新調(diào)節(jié)尺寸、變焦距、搖動(dòng)或剪裁的顯示圖象。
圖6顯示了本發(fā)明的用于這樣一種情況的重新調(diào)節(jié)尺寸的方法，即在該情況下原始的空域圖象x(n1，n2)600被放大了一個(gè)非整數(shù)的縮放系數(shù)。在此例中，該縮放系數(shù)是s1＝s2＝1.5。圖6所示的重新調(diào)節(jié)尺寸也包括了一種重新調(diào)節(jié)尺寸操作的一個(gè)例子，它與一種剪裁操作相結(jié)合以產(chǎn)生最后的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xcr(n1，n2)602。原始圖象600利用分立余弦變換Φ[x(n1，n2)]604而被變換到變換域，以產(chǎn)生變換域圖象X(k1，k2)606。這種變換在數(shù)學(xué)上被表示為X(k1,k2)=Σn1=07Σn2=07x(n1,n2)cos((2n1+1)πk1(2)(8))cos((2n2+1)πk2(2)(8))]]>其中原始圖象的尺寸在此例中對(duì)應(yīng)于N1，2＝8。
變換域圖象606隨后用合成數(shù)據(jù)點(diǎn)DP 608增廣，以產(chǎn)生增廣的變換圖象XAUG(k1，k2)610。增廣的變換圖象610具有尺寸P1×P2，其中P1，2≥s1，2N1，2。對(duì)于1.5的縮放系數(shù)和尺寸為8×8的原始空域，P1，2必須大于或等于(1.5)(8)＝12。在此例中，不是利用一個(gè)尺寸為12×12的增廣變換圖象，增廣的變換圖象610具有尺寸16×16。這滿足了要求P1，2≥12且可得到選擇，因?yàn)閷?duì)此尺寸存在有快速變換。由于對(duì)于諸如系統(tǒng)采用的硬件或軟件的因素的考慮，P1，2≥12的一個(gè)值可得到選擇。
增廣的變換圖象610隨后利用修正Ψ變換方法ΨMOD[XAUG(k1，k2)]612而得到變換。修正Ψ變換方法612是通過以縮放系數(shù)s1，2對(duì)未修正的Ψ變換方法Ψ[X(k1，k2)]的基函數(shù)b(k1，k2，n1，n2)進(jìn)行縮放，而被導(dǎo)出的。這產(chǎn)生了修正的基函數(shù)bMOD(k1,k2,n1,n2)=b(k1s1,k2s2,n1,n2)]]>
把修正Ψ變換方法612直接應(yīng)用于增廣的變換域圖象610，給出了空域中的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)614。對(duì)此例，采用修正的反分立余弦變換運(yùn)算作為修正Ψ變換方法，增廣圖象610的反變換被數(shù)學(xué)表示為xr(n1,n2)=Σk1=015Σk2=015XAUG(k1,k2)cos((2n1+1)π(k1/1.5)(2)(8))cos((2n2+1)π(k2/1.5)(2)(8))]]>重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象614的尺寸為16×16并包括從大于尺寸12×12的增廣圖象610產(chǎn)生的復(fù)制邊界616和618。一個(gè)12×12增廣變換圖象對(duì)應(yīng)于縮放系數(shù)s1，2＝1.5。然而，通過選擇較大尺寸的增廣圖象610，在修正Ψ變換方法之后產(chǎn)生了重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的一個(gè)超過量。包含在邊界616和618中的這種過量圖象可被剪裁，以給出尺寸12×12的剪裁的重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象602，它對(duì)應(yīng)于原始的8×8圖象600的1.5縮放。
類似地，圖7顯示了用于其中原始空域圖象x(n1，n2)700被減小一個(gè)非整數(shù)的縮放系數(shù)以產(chǎn)生最后的剪裁和重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xcr(n1，n2)702的情況的本發(fā)明的重新調(diào)節(jié)尺寸的方法。在此例中，縮放系數(shù)是3/4。原始圖象700利用變換運(yùn)算Φ[x(n1，n2)]704被變換，以給出變換圖象X(k1，k2)704。由于這種重新調(diào)節(jié)尺寸不是放大，變換圖象706不用被增廣。相反地，修正的Ψ變換方法ΨMOD[X(k1，k2)]708被直接應(yīng)用于變換圖象706，以給出重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xr(n1，n2)710。
重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象710，由于修正的Ψ變換方法708的縮放，而包含在邊界712和714中的過量的圖象。通過對(duì)重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象710進(jìn)行剪裁以除去過量的邊界712和714，產(chǎn)生了經(jīng)過剪裁和重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象xcr(n1，n2)702。圖象702對(duì)應(yīng)于原始圖象700的3/4縮放。
圖8顯示了一個(gè)系統(tǒng)80，其中諸如電視機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)的一個(gè)觀看裝置81具有帶有多個(gè)圖象801、802和803的圖像82。使用一個(gè)遠(yuǎn)程控制器83或其他裝置(諸如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)器)的一個(gè)用戶(未顯示)可選擇一個(gè)具體的圖象以進(jìn)行進(jìn)一步的變焦距。例如，圖象82的部分84通過調(diào)節(jié)固線85而得到選擇。這種選定的圖象隨后可被顯示在屏幕上圖象82的地方，或者可選地被顯示在一個(gè)單獨(dú)的窗口86中。顯示在窗口86中的圖象隨后可被重新調(diào)節(jié)尺寸或拉近或推遠(yuǎn)。如上所述，觀看者還可選擇以一行一行、一列一列、一塊一塊或它們的組合的方式，搖動(dòng)屏幕82(或屏幕86)的圖象。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種改變、替換和變形。
權(quán)利要求
1.對(duì)數(shù)字圖象的一種變換域表示進(jìn)行修正的一種方法，包括以下步驟對(duì)與所述變換域相關(guān)的一種Ψ變換方法進(jìn)行修正以產(chǎn)生一種修正的Ψ變換方法；以及把所述修正的Ψ變換方法應(yīng)用于所述的變換域表示以產(chǎn)生所述數(shù)字圖象的一種重新調(diào)節(jié)尺寸的形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)所述Ψ變換方法的所述修正包括修正所述變換方法的基函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述重新調(diào)節(jié)尺寸的數(shù)字圖象是所述數(shù)字圖象的一種變焦距形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中多個(gè)所述的變焦距形式的數(shù)字圖象被結(jié)合起來以產(chǎn)生所述數(shù)字圖象的一種平滑變焦距的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述重新調(diào)節(jié)尺寸的數(shù)字圖象是所述數(shù)字圖象的一種搖動(dòng)形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)所述Ψ變換方法的所述修正包括一種縮放系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述Ψ變換方法基于反分立余弦變換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述Ψ變換方法基于反分立小波變換。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)所述Ψ變換方法的所述修正包括產(chǎn)生多個(gè)合成數(shù)據(jù)點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述合成數(shù)據(jù)點(diǎn)是零值的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中對(duì)所述Ψ變換方法的所述修正包括用一種縮放系數(shù)修正所述變換方法的基函數(shù)；且瓦其中所述多個(gè)合成數(shù)據(jù)點(diǎn)與所述縮放系數(shù)成比例。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述Ψ變換方法是基于一種反分立余弦變換運(yùn)算的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述Ψ變換方法是基于一種反分立小波變換運(yùn)算的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述Ψ變換方法可被數(shù)學(xué)表示為x(n1,n2)=Σk1Σk2X(k1,k2)b(k1,k2,n1,n2)]]>其中b(k1，k2，n1，n2)是所述變換運(yùn)算的基函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述變換域表示和所述Ψ變換方法符合于從以下的組中選出的一種標(biāo)準(zhǔn)MPEG；JPEG；以及MJPEG。
16.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述變換域表示和所述基函數(shù)符合于從以下的組中選出的一種標(biāo)準(zhǔn)MPEG；JPEG；以及MJPEG。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁以除去過量的圖象，其中所述過量的圖象包括所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述過量的圖象包括所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的一個(gè)復(fù)制部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁以產(chǎn)生具有專門的尺寸的一個(gè)剪裁圖象，其中所述專門尺寸被適當(dāng)選擇以使所述剪裁的圖象適合于一個(gè)顯示器的一個(gè)指定的區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁以除去一個(gè)過量的圖象，其中所述過量的圖象包括所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述Ψ變換方法包括一種反分立余弦變換。
22.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述Ψ變換方法包括一種反分立小波變換。
23.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述變換域表示和所述修正Ψ變換方法符合于從以下的組中選出的一種標(biāo)準(zhǔn)MPEG；JPEG；以及MJPEG。
24.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁以除去一個(gè)過量的圖象，其中所述過量的圖象包括所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的一部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象進(jìn)行剪裁以產(chǎn)生具有專門的大小的一個(gè)剪裁的圖象，其中所述專門尺寸被適當(dāng)?shù)剡x擇以使所述剪裁的圖象適合于一個(gè)指定的顯示區(qū)域。
26.用于對(duì)一種視頻顯示器進(jìn)行修正的一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于顯示視頻數(shù)據(jù)的裝置；用于接受來自用戶的與對(duì)所述顯示的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行的所希望的修正有關(guān)的輸入的裝置；以及部分地受到所述接受裝置的控制并用于修正一種Ψ變換方法以實(shí)現(xiàn)所述所希望的修正的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述顯示的視頻數(shù)據(jù)借助一種縮放系數(shù)而得到修正。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述接受裝置包括用于選擇所述顯示的視頻數(shù)據(jù)的將要被修正的一個(gè)區(qū)域的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述接受裝置包括用于搖動(dòng)所述顯示的視頻數(shù)據(jù)的一個(gè)選定區(qū)域的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述接受裝置包括用于選擇所述顯示裝置的一個(gè)具體區(qū)域的裝置，在該具體區(qū)域上顯示所述修正的視頻數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述接受裝置包括用于選擇所述顯示的視頻數(shù)據(jù)的將要被修正的一個(gè)區(qū)域的裝置；以及用于選擇所述顯示裝置上的一個(gè)位置的裝置，該位置用于顯示修正的視頻數(shù)據(jù)。
32.用于顯示多個(gè)圖象的一種系統(tǒng)，包括用于顯示一個(gè)圖象的裝置；用于選定所述顯示圖象的一個(gè)部分的裝置；以及用于在所述顯示裝置上同時(shí)顯示該圖象和該選定部分的裝置，其中所述選定部分利用一種修正的Ψ變換方法而得到修正。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中所述用于選擇圖象的一部分的裝置包括一個(gè)電視遠(yuǎn)程控制器。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中用于選擇該圖象的一部分的所述裝置包括一個(gè)計(jì)算機(jī)指向裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中所述修正的選定部分已經(jīng)利用所述修正的Ψ變換方法而被重新調(diào)節(jié)尺寸。
36.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中所述顯示的選定部分已經(jīng)利用所述修正的Ψ變換方法而被搖動(dòng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中所述顯示的選定部分已經(jīng)利用所述修正的Ψ變換方法而被拉近。
38.根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述顯示的選定部分已經(jīng)利用所述修正的Ψ變換方法而被推遠(yuǎn)。
全文摘要
數(shù)字圖象用與象素相應(yīng)的數(shù)而在空域中得到表示,并可借助一種變換方法而被變換成一個(gè)變換域圖象。其他的變換方法被用來把變換域圖象變換回到原始的空域圖象。在本發(fā)明中,這些其他的變換方法以這樣的方式被修正,即修正的變換方法給出了作為原始空域圖象的重新調(diào)節(jié)尺寸的形式的空域圖象。公布了用于采用修正的變換方法以實(shí)施重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象的變焦距和搖動(dòng)形式的方法。這些重新調(diào)節(jié)尺寸的圖象不要求象素級(jí)的平滑濾波器和用于除去由于重新調(diào)節(jié)尺寸而產(chǎn)生的圖象失真的其他方法。
文檔編號(hào)G06T3/40GK1326574SQ9981334
公開日2001年12月12日 申請(qǐng)日期1999年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月16日
發(fā)明者倫納德·T·布魯頓, 托德·辛普森, 巴里·伊 申請(qǐng)人:普什娛樂公司