專利名稱：圖像處理設(shè)備和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)以多灰度方式表現(xiàn)的圖像進(jìn)行放大處理的圖像處理設(shè)備，還涉及一種用于利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖像放大處理操作的程序。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像的信號(hào)處理操作之一是放大處理操作。例如，在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域和高精度彩色印刷領(lǐng)域都需要具有高圖像質(zhì)量的各種圖像處理功能。在這些圖像處理功能中，需要圖像放大功能。圖像放大處理操作對(duì)于能夠編輯、填充、顯示、和印刷圖像的系統(tǒng)來說可能構(gòu)成了其基本處理操作之一。例如，在從外部源輸入的數(shù)字圖像以放大方式被具有不同分辨率的打印機(jī)打印出來，或者被顯示在顯示單元上的情況下，需要對(duì)這些數(shù)字圖像進(jìn)行放大處理操作。例如，在以全屏幕模式把720(水平方向)×480(垂直方向)像素規(guī)格的圖像數(shù)據(jù)顯示在一個(gè)具有800×600像素的顯示單元上時(shí)，需要這種圖像放大操作。而且，這種放大處理操作還可以構(gòu)成一種非常重要的功能，作為在連接具有不同分辨率的媒體時(shí)所需要使用的分辨率轉(zhuǎn)換功能，例如這些媒體可以是IIDTV(高清晰度電視)系統(tǒng)、NTSC型電視、電子靜物攝像機(jī)、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和印刷成像系統(tǒng)。此外，近來，由于主要以約75[dpi]的較低分辨率(顯示分辨率)顯示的圖像數(shù)據(jù)正在普及，這些低分辨率圖像數(shù)據(jù)(例如因特網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)和數(shù)字視頻的圖像)由高分辨率打印機(jī)打印出來，以便獲得具有高圖像質(zhì)量的印出結(jié)果，在這種情況下，肯定需要具有高圖像質(zhì)量的放大處理操作。
作為用于對(duì)以多灰度模式表現(xiàn)的多值圖像進(jìn)行放大處理的方法，即用于獲得放大后的各個(gè)像素位置的值的方法，已經(jīng)提出了很多方法，例如已經(jīng)知道有基本上采用內(nèi)插的放大系統(tǒng)(此后稱為“內(nèi)插放大系統(tǒng)”)，例如最近鄰域法、雙線性法、和三次卷積法。
最近領(lǐng)域法對(duì)應(yīng)于這樣一種方法，即當(dāng)把像素逆映射到原始圖像時(shí)，把位于其最近距離的像素的像素值用作放大后的每個(gè)像素值。例如，現(xiàn)在假設(shè)沿x方向的放大率是“a”，沿y方向的放大率是“b”，計(jì)算原始圖像上的逆映射點(diǎn)，其中放大后的相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)(X，Y)分別被放大1/a和1/b，然后，把原始圖像上位于最近距離的像素值設(shè)置為像素值(X，Y)。
雙線性法對(duì)應(yīng)于以下方法。即，現(xiàn)在假設(shè)以線性方式改變像素中的像素值，參考位于一個(gè)放大后像素所逆映射的點(diǎn)附近的像素(例如4個(gè)相鄰像素)，對(duì)沿著x方向和y方向由像素點(diǎn)(四個(gè)相鄰像素中的4個(gè)點(diǎn))圍繞的區(qū)域進(jìn)行線性近似(線性內(nèi)插)，以便獲得在該逆映射點(diǎn)的像素值。在該雙線性法中，盡管其處理負(fù)載變得高于最近鄰域法的負(fù)載，但是其計(jì)算量相對(duì)小于最近鄰域法的計(jì)算量。而且，由于線性內(nèi)插法自身具有平滑效果，與最近鄰域法相比，很難出現(xiàn)鋸齒。
三次卷積法對(duì)應(yīng)于這樣一種方法。即，當(dāng)基于抽樣理論定義一個(gè)用于近似一sinc函數(shù){sinc(x)＝sin(x)/x}的內(nèi)插函數(shù)時(shí)，利用上述近似內(nèi)插函數(shù)對(duì)放大后像素所逆映射的點(diǎn)的相鄰像素進(jìn)行卷積，以便獲得放大后的像素值。例如，這些相鄰像素是由沿著x方向和y方向的4像素構(gòu)成的16個(gè)像素。
該三次卷積法是基于以下概念建立的。即，當(dāng)利用這樣一種理想特性，即sinc函數(shù)的頻率特性在Nyquist頻率內(nèi)等于“1”而在Nyquist頻率外等于“0”時(shí)，由相似操作(resembling operation)造成的折疊失真(folding distortion)被抑制。由于三次卷積法可以產(chǎn)生清晰圖像，所得的圖像質(zhì)量變得好于上述兩種其它方法的圖像質(zhì)量。
但是，這些內(nèi)插/放大方法具有一種傾向，即本質(zhì)上會(huì)發(fā)生模糊現(xiàn)象。盡管最近鄰域法由于其簡(jiǎn)單的處理操作和小的計(jì)算量而可以執(zhí)行高速處理操作，但是因?yàn)樵紙D像的一個(gè)像素被直接在一個(gè)矩形形狀中放大，會(huì)發(fā)生大規(guī)模的可見的圖像質(zhì)量降低。例如，在原始圖像中存在斜線或邊界線的情況下，在一個(gè)放大圖像中包含的邊沿部分和斜線部分中，和/或當(dāng)放大率較大時(shí)，可能產(chǎn)生Z字形缺陷(稱為“鋸齒”)，并且放大的圖像成為馬賽克形(塊圖像狀)。在雙線性法中，由于強(qiáng)調(diào)平滑(低通濾波)效果，整個(gè)圖像可能變得模糊。即，邊沿部分主要由低通濾波效果進(jìn)行平滑，而圖像以線性方式改變的假設(shè)不能應(yīng)用于邊沿部分。由于三次卷積法的計(jì)算量變得大于其它兩種方法的計(jì)算量并且其參考范圍變得較大，當(dāng)需要高速處理操作時(shí)，該三次卷積法不適用。而且，由于sinc函數(shù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)無(wú)限連續(xù)函數(shù)，該三次卷積法具有高頻范圍被強(qiáng)調(diào)的特性，這是由于該無(wú)限連續(xù)函數(shù)在預(yù)定范圍(即，在16個(gè)像素的情況下，-2到+2)內(nèi)被切斷造成的。結(jié)果，在邊沿部分可能產(chǎn)生少量的所謂“鋸齒”，并且噪聲分量可能被強(qiáng)調(diào)，這些都比最近鄰域法中的程度輕。
相反地，近來，作為與上述內(nèi)插/放大方法完全不同的方式，已經(jīng)提出了一種放大方法，其能夠通過利用重復(fù)轉(zhuǎn)換編碼操作來防止模糊現(xiàn)象、鋸齒、和塊失真的發(fā)生。例如，有些放大方法在這些重復(fù)轉(zhuǎn)換編碼操作中使用分形概念思想(fractal conceptional idea)(例如，美國(guó)專利No.5,065,447等)。而且，采用普通IFS(疊函數(shù)系統(tǒng))以便利用分形概念思想?，F(xiàn)在將把通過使用分形概念思想、基于重復(fù)轉(zhuǎn)換編碼操作建立的放大系統(tǒng)稱為“分形放大方式”。
分形概念思想意味著在以下一種初始條件下一個(gè)圖像的自相似特性，即，當(dāng)從整個(gè)圖像中導(dǎo)出圖像的一部分時(shí)，在該圖像中存在更相似于該導(dǎo)出圖像、但是大小不同的另一個(gè)圖像。那么，該分形放大方法具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，由于塊圖像失真不出現(xiàn)，并且在圖像內(nèi)使用在具有不同大小的塊圖像之間建立的自相似特性，因此分形放大的圖像在解碼操作期間不依賴于分辨率。而且，該分形放大方法甚至在較大放大率時(shí)也能獲得具有高圖像質(zhì)量的放大圖像。例如，上述美國(guó)專利No.5,065,447已經(jīng)提出用于如下獲得放大圖像的方法。即，對(duì)于一個(gè)具有放大尺寸的初始圖像，把一個(gè)由于該放大的初始圖像而被以相同放大率放大的范圍塊圖像(range block image)進(jìn)行坐標(biāo)變換和像素值變換。而且，重復(fù)這種處理操作，以把范圍塊圖像的變換位置替換為以相同放大率放大的域塊圖像(domain block image)的位置。在該分形放大方法中，當(dāng)利用分形概念的特征時(shí)，通過抑制鋸齒的發(fā)生可以獲得具有較少模糊成分的放大圖像。
但是，在使用重復(fù)轉(zhuǎn)換編碼操作的放大方法中，由于通過重復(fù)預(yù)定的處理操作來產(chǎn)生放大的圖像，其處理時(shí)間明顯變得比內(nèi)插/放大方法更長(zhǎng)。例如，在分形放大方法中，搜索范圍塊圖像會(huì)增加處理時(shí)間。此外，僅通過對(duì)域塊圖像執(zhí)行僅一次代入處理操作將難以產(chǎn)生在視覺上可容忍的放大圖像。結(jié)果，由于這些處理操作被重復(fù)進(jìn)行以便獲得放大的圖像，用于獲得視覺上可容忍的放大圖像所需的處理時(shí)間將變長(zhǎng)。而且，該分形放大方法還有另一個(gè)圖像質(zhì)量惡化問題。即，對(duì)于一個(gè)文件圖像和一個(gè)臺(tái)階狀邊沿部分，可能發(fā)生塊失真，可能產(chǎn)生噪聲狀干擾(拖影)，并且可能發(fā)生裂片狀像素值的滲出。而且，常規(guī)分形放大方法具有這樣一個(gè)問題，即，雜亂部分的再現(xiàn)性變差(即，模糊現(xiàn)象和噪聲)。
為了能夠解決分形放大方法具有的涉及圖像質(zhì)量的問題，例如，在美國(guó)專利No.6,141,017，日本專利申請(qǐng)公開No.HEI 11-331595，和日本專利申請(qǐng)公開No.HEI 11-8758中已經(jīng)提出了一些嘗試性方法。
上述美國(guó)專利No.6,141,017已經(jīng)提出了以如下方式抑制在塊圖像之間的邊界中發(fā)生的不連續(xù)特性的方法，即，以重疊方式產(chǎn)生域塊圖像，并且當(dāng)代入范圍塊圖像時(shí)，僅用范圍塊圖像的內(nèi)側(cè)部分代替對(duì)應(yīng)于域塊圖像的內(nèi)側(cè)部分。而且，該美國(guó)專利已經(jīng)提出了執(zhí)行放大處理操作的方法，該放大處理操作能夠以如下方式通過分形放大方法、在更好的條件下再現(xiàn)邊沿部分，即，根據(jù)在計(jì)算像素值變換系數(shù)時(shí)需要的在塊圖像中包含的像素值的分散，把塊圖像劃分為邊沿部分和平坦部分，同時(shí)通過對(duì)平坦部分采用另一個(gè)方法來對(duì)平坦部分變?yōu)閳D像色調(diào)加以抑制。但是，該常規(guī)方法仍然能夠解決以下的圖像質(zhì)量惡化問題，即，在臺(tái)階狀邊沿部分發(fā)生的噪聲狀干擾，以及裂片狀像素值滲出。
而且，上述日本專利申請(qǐng)公開No.HEI-11-331595已經(jīng)提出了這樣一種方法，其能夠以如下方式抑制在塊圖像之間的邊界發(fā)生的不連續(xù)特性。即，同時(shí)把分形放大方法和雙線性放大方法應(yīng)用于該圖像，當(dāng)其差別較小時(shí)，采用由分形放大方法獲得的處理結(jié)果，而當(dāng)其差別較大時(shí)，采用雙線性法獲得的結(jié)果?；蛘?，根據(jù)差別的大小，把兩個(gè)結(jié)果相互混合。但是，該常規(guī)方法具有一個(gè)傾向，即，在線性放大方法和分形放大方法之間的差別較大時(shí)在邊沿部分選擇雙線性法。因此，該常規(guī)方法的一個(gè)缺陷是，不能實(shí)現(xiàn)清楚的邊沿再現(xiàn)(即，分形放大方法所獲得的特征)，使得得到的圖像變模糊。
而且，上述日本專利申請(qǐng)公開No.HEI-11-8758已經(jīng)提出這樣一種方法，其在被提供了用于存儲(chǔ)范圍塊圖像的使用頻率的頻率分布手段時(shí)，在搜索操作中不使用其使用頻率低的范圍塊圖像，使得能夠以高速執(zhí)行搜索操作。但是，由于基于使用頻率的范圍塊圖像搜索范圍中的限制從該方法的圖像質(zhì)量考慮是沒有理由的，因此存在的一個(gè)缺陷是，該限制可能造成圖像質(zhì)量惡化。
如前所述，能夠改善分形放大方法的常規(guī)方法已經(jīng)分別提出了針對(duì)圖像質(zhì)量問題和處理時(shí)間問題的改進(jìn)措施。這些圖像質(zhì)量問題是在產(chǎn)生放大圖像時(shí)可能發(fā)生的鋸齒、模糊現(xiàn)象、和塊失真。但是，仍然不能以綜合方式解決這些問題。
發(fā)明概述本發(fā)明是為了解決上述常規(guī)問題，因此，本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理設(shè)備和程序，它們能夠放大一個(gè)圖像，同時(shí)保證相對(duì)于處理時(shí)間的平衡，并防止出現(xiàn)諸如模糊現(xiàn)象、鋸齒和塊失真等圖像劣化。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備是用于放大處理一個(gè)用大量像素表示的原始圖像以獲得一個(gè)放大圖像的圖像處理設(shè)備，包括一個(gè)域塊提取單元，用于以第一塊單位劃分原始圖像以從原始圖像提取多個(gè)域塊圖像；和一個(gè)范圍塊提取單元，用于從原始圖像中以第二塊單位提取一個(gè)范圍塊圖像，該第二塊單位大于第一塊單位，同時(shí)小于以預(yù)先設(shè)置的放大率放大第一塊單位所獲得的一個(gè)放大塊單位。該圖像處理設(shè)備還包括一個(gè)放大范圍塊形成單元，用于以這樣的方式形成一個(gè)放大范圍塊圖像，即，由范圍塊提取單元提取的范圍塊圖像以放大塊單位被放大，根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換以放大塊單位所放大的圖像的每個(gè)像素值；和一個(gè)放大圖像獲取單元，用于以這樣的方式獲取一個(gè)放大圖像，即，使用由放大范圍塊形成單元形成的每個(gè)放大范圍塊圖像，以預(yù)先設(shè)置的放大率放大原始圖像。
而且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明可以定義根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的其它有利的具體例子。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)程序適合于以軟件方式利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備。該程序顯然可以通過存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上來提供。這個(gè)程序也可以通過有線通信裝置或無(wú)線通信裝置來發(fā)布。
在使用上述結(jié)構(gòu)的圖像處理設(shè)備中，范圍塊提取單元從原始圖像中以第二塊單位提取范圍塊圖像，第二塊單位大于第一塊單位，同時(shí)小于以預(yù)先設(shè)置放大率放大第一塊單位而獲得的放大塊單位。換句話說，范圍塊提取單元設(shè)置這樣一個(gè)具有合適大小的范圍塊，其大小大于域塊大小，同時(shí)小于所希望的放大塊大小。
放大范圍塊形成單元以這樣的方式形成放大范圍塊圖像，即，所提取的范圍塊圖像以放大塊單位被放大，并根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系(例如相似關(guān)系)轉(zhuǎn)換以放大塊單位放大的圖像的每個(gè)像素值。換句話說，放大范圍塊形成單元將所設(shè)置的范圍塊放大到所希望的大小(此時(shí)，顯然需要預(yù)先確定的像素值轉(zhuǎn)換)，然后根據(jù)域塊圖像(原始圖像)和范圍塊圖像之間的關(guān)系獲得一個(gè)新像素值(即像素值被再次轉(zhuǎn)換)。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于同時(shí)設(shè)置域塊和范圍塊以獲得放大圖像的這樣一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，可以通過有效地使用常規(guī)分形概念思想的技術(shù)特征來獲得這樣一個(gè)放大圖像。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1是一個(gè)方框圖，用于表示安裝有根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的圖像處理系統(tǒng)；圖2是用于表示在圖像處理設(shè)備中使用的第一實(shí)施例的圖像放大處理單元細(xì)節(jié)的方框圖；圖3用于解釋在縮小范圍塊形成單元中使用投影方法的情況下所執(zhí)行的處理操作；圖4用于解釋在放大范圍塊形成單元中使用投影方法的情況下所執(zhí)行的處理操作；圖5用于表示在重疊處理操作情況下放大像素值的重疊量的一個(gè)例子；圖6用于解釋考慮圖像放大處理操作在根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中的處理順序操作；圖7用于表示根據(jù)第一實(shí)施例直到重疊處理操作之前的處理操作的一個(gè)實(shí)施例；圖8是表示第二實(shí)施例的圖像放大處理操作的方框圖；圖9用于表示由放大率分割單元在放大率再分中使用的放大率組合的例子；圖10是一個(gè)流程圖，用于描述在根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中執(zhí)行的處理順序操作；圖11是圖示第三實(shí)施例的圖像放大處理單元的方框圖；圖12是一個(gè)流程圖，用于解釋在根據(jù)第三實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中執(zhí)行的處理順序操作；圖13用于解釋在第三實(shí)施例的處理順序操作中分析一個(gè)塊圖像特性的具體處理操作；圖14是圖示根據(jù)第四實(shí)施例的圖像放大處理單元的方框圖；圖15用于解釋在第四實(shí)施例中圖像分析單元的操作；圖16是圖示根據(jù)第五實(shí)施例的圖像放大處理單元的方框圖；圖17是圖示根據(jù)第六實(shí)施例的圖像放大處理單元的方框圖；圖18是一個(gè)流程圖，用于描述在根據(jù)第六實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中執(zhí)行的處理順序操作；圖19用于表示在使用計(jì)算機(jī)配置圖像處理設(shè)備的情況下一個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的例子。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在參見附圖，將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。
圖1是用于表示安裝有根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的圖像處理系統(tǒng)(在下文中將簡(jiǎn)稱為“系統(tǒng)”)的方框圖。系統(tǒng)1包括圖像輸入終端3、圖像處理設(shè)備5和圖像輸出終端7。
圖像輸入終端3可以包括任意數(shù)目的圖像源，用于執(zhí)行處理操作以形成數(shù)字文件(在下文將簡(jiǎn)稱為“文件”)DOC并編輯該文件DOC，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)31、彩色掃描儀32、數(shù)字照相機(jī)33和諸如硬盤單元的存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，該圖像輸入終端3可以是具有能夠通過一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)(未圖示)獲取圖像的通信功能的終端設(shè)備。在這些終端設(shè)備的每個(gè)設(shè)備中安裝有用于形成文件DOC的應(yīng)用程序。代表文件DOC的圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)以能夠由圖像處理設(shè)備5處理的一種圖像格式(例如JPEG、BMP、PNG等)描述。圖像輸入終端3將文件DOC輸入給構(gòu)成系統(tǒng)1一部分的圖像處理設(shè)備5。
圖像處理單元5包括圖像數(shù)據(jù)獲取單元52、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54、擴(kuò)展處理單元55、圖像放大處理單元56和圖像數(shù)據(jù)輸出單元59。圖像數(shù)據(jù)獲取單元52獲取代表文件DOC的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54在其中臨時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)獲取單元52所獲取的圖像對(duì)應(yīng)于一個(gè)壓縮圖像時(shí)，擴(kuò)展處理單元55擴(kuò)展該壓縮圖像。圖像放大處理單元56以任意設(shè)置的分辨率放大處理一個(gè)圖像。圖像數(shù)據(jù)輸出單元59將已經(jīng)被放大處理的代表一個(gè)圖像的放大圖像數(shù)據(jù)“D10”輸入給圖像輸出終端7。
圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54在其中存儲(chǔ)由圖像數(shù)據(jù)獲取單元52獲取的輸入圖像數(shù)據(jù)、已經(jīng)由圖像放大處理單元56放大處理的放大圖像數(shù)據(jù)或者中途獲取的各種計(jì)算結(jié)果以及在圖像放大處理操作56中執(zhí)行放大處理操作時(shí)使用的處理參數(shù)。
圖像輸出終端7包括基于光柵輸出掃描(ROS)的打印引擎70和顯示設(shè)備80等。這個(gè)基于光柵輸出掃描的打印引擎70可以與圖像處理設(shè)備5的各種功能組合操作，并使系統(tǒng)1作為一個(gè)數(shù)字打印系統(tǒng)操作。顯示設(shè)備80用于作為圖像顯示系統(tǒng)操作。
打印引擎70包括打印輸出處理單元72、激光器光源74、激光器驅(qū)動(dòng)單元76和多角鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)78。打印輸出處理單元72為打印出圖像處理設(shè)備5所輸出的放大圖像數(shù)據(jù)D10執(zhí)行一個(gè)預(yù)定處理操作。激光器光源74發(fā)射一個(gè)激光束。激光器驅(qū)動(dòng)單元76根據(jù)打印處理單元72輸出的數(shù)據(jù)來控制(即調(diào)制)激光器光源74。多角鏡78將激光器光源74所發(fā)射的激光束反射到一個(gè)光敏元件79。打印輸出處理單元72根據(jù)公知技術(shù)針對(duì)代表放大圖像的放大圖像數(shù)據(jù)D10生成代表多種(最好至少三種)不同顏色的數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換(render)所生成的數(shù)據(jù)(即擴(kuò)展成光柵數(shù)據(jù))。例如，根據(jù)用擴(kuò)展顏色校正數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D10表示的YCrCb顏色系統(tǒng)生成至少三組(最好四組)光柵數(shù)據(jù)。例如生成這樣的光柵數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)已經(jīng)映射到CMY顏色系統(tǒng)或CMYK顏色系統(tǒng)之一，并且隨后為了打印進(jìn)行顏色分離。而且，當(dāng)打印輸出處理單元72執(zhí)行該光柵數(shù)據(jù)處理操作時(shí)，該打印輸出處理單元72執(zhí)行底層顏色刪除(UCR)操作，或者執(zhí)行灰度分量替換(GCR)。在該底層顏色刪除操作(UCR)中，一個(gè)彩色圖像的CMY顏色分量在顏色上被減去。在灰度分量替換(GCR)中，顏色被減去的CMY分量被部分地用一個(gè)K分量替代。而且，打印輸出處理單元72可以執(zhí)行顏色分離的線性化或者類似的處理操作以調(diào)整響應(yīng)于輸出數(shù)據(jù)(CMYK等)形成的輸出圖像的調(diào)色劑圖像。
使用這種結(jié)構(gòu)，打印引擎70使由激光器光源74所生成的激光束反射在多面鏡78的多個(gè)平面(表面)上，從而曝光光敏元件79，并以掃描方式在光敏元件79上形成一個(gè)潛像。當(dāng)潛像形成時(shí)，打印引擎70根據(jù)在本技術(shù)領(lǐng)域中公知的多種顯影方法中適當(dāng)選擇的任意一種顯影方法來顯影這個(gè)潛像，然后輸出一個(gè)作為可視圖像的已經(jīng)由圖像處理設(shè)備5放大處理的彩色圖像。還應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)一個(gè)彩色圖像作為可視圖像輸出時(shí)，代表彩色圖像的數(shù)據(jù)包含至少三個(gè)(最好四個(gè))彩色分離數(shù)據(jù)(例如C、M、Y和K等)，這些顏色被分別作為一個(gè)圖像平面單獨(dú)處理，或者以一種亮度-色度格式被處理。
顯示設(shè)備80包括顯示輸出處理單元82和顯示單元84。顯示輸出處理單元82根據(jù)圖像處理設(shè)備5所輸出的放大圖像數(shù)據(jù)D10執(zhí)行一個(gè)預(yù)定的輸出處理操作。顯示單元84由CRT(陰極射線管)、液晶顯示器(LCD)或有機(jī)EL(電致發(fā)光)構(gòu)成，并根據(jù)顯示輸出處理單元82輸出的數(shù)據(jù)顯示一個(gè)可視圖像。該顯示輸出處理單元82最好安裝在例如個(gè)人計(jì)算機(jī)主機(jī)86內(nèi)，它以軟件方式或硬件方式與顯示單元84結(jié)合使用。顯示輸出處理單元82根據(jù)公知技術(shù)針對(duì)圖像處理設(shè)備5所輸入的放大圖像數(shù)據(jù)D10生成代表多個(gè)(最好至少三個(gè))獨(dú)立顏色的數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換所生成的數(shù)據(jù)(即擴(kuò)展成光柵數(shù)據(jù))。例如，從放大顏色圖像數(shù)據(jù)D10所指示的YCrCb顏色系統(tǒng)生成光柵數(shù)據(jù)。即，生成這樣的光柵數(shù)據(jù)，它已經(jīng)被映射到例如RGB顯示顏色系統(tǒng)，并隨后已經(jīng)為了顯示目的被進(jìn)行顏色分離。而且，當(dāng)顯示輸出處理單元82執(zhí)行這樣一個(gè)光柵數(shù)據(jù)處理操作時(shí)，這個(gè)顯示輸出處理單元82可以響應(yīng)于一個(gè)操作者所希望的內(nèi)容執(zhí)行一個(gè)顏色校正處理操作。使用這種結(jié)構(gòu)，顯示設(shè)備80把已經(jīng)由圖像處理設(shè)備5進(jìn)行放大處理的彩色圖像作為一個(gè)可視圖像顯示。很明顯，該顯示設(shè)備80也可以把未被放大處理的彩色圖像作為一個(gè)可視圖像顯示。
諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)等設(shè)備顯然可以用作打印輸出處理單元72和/或顯示輸出處理單元82。而且，可以與在圖像輸入終端3一側(cè)上提供的個(gè)人計(jì)算機(jī)共用顯示設(shè)備80。
圖2是一個(gè)方框圖，用于圖示上述圖像處理設(shè)備5的圖像放大處理單元56的詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖像放大處理單元56包括域塊提取單元562、范圍塊提取單元564和縮小范圍塊形成單元566。域塊提取單元562從一個(gè)原始圖像提取一個(gè)其大小“D”(主掃描方向×次掃描方向＝MD×ND像素；MD也可以等于ND)對(duì)應(yīng)于第一塊單位的域塊圖像。范圍塊提取單元564提取多個(gè)其大小“R”(主掃描方向×次掃描方向＝MR×NR像素；MR也可以等于NR)對(duì)應(yīng)于第二塊單位的范圍塊圖像?？s小范圍塊形成單元566將范圍塊提取單元564所提取多個(gè)范圍塊圖像中的每個(gè)圖像縮小到與上述域塊圖像相同大小，從而生成多個(gè)縮小范圍塊圖像。因此假定對(duì)應(yīng)于第二塊單位的大小“R”大于對(duì)應(yīng)于第一塊單位的大小“D”，并小于通過以預(yù)設(shè)放大率放大大小“D”(即第一塊單位)而獲得的放大塊單位。
圖像放大處理單元56還包括一個(gè)類似度判斷單元568，和一個(gè)放大范圍塊形成單元570。類似度判斷單元568判斷每個(gè)縮小范圍塊圖像和由域塊提取單元562通過采用多個(gè)由縮小范圍塊形成單元566產(chǎn)生的縮小范圍塊圖像提取的域塊圖像之間的類似度。放大范圍塊形成單元570對(duì)如下的一個(gè)范圍塊圖像執(zhí)行放大處理操作，該范圍塊圖像被類似度判斷單元568判斷為在多個(gè)范圍塊圖像中相對(duì)于域塊圖像具有較高類似度(在本例中意味著“最高類似度”)。然后，放大范圍塊形成單元570產(chǎn)生一個(gè)放大范圍塊圖像，該圖像大小等于以相對(duì)于域塊圖像指定的放大率“r”放大的放大域塊圖像的大小(大小“r*D”)。而且，圖像放大處理單元56包括一個(gè)放大圖像獲取單元576。放大圖像獲取單元576采用由放大范圍塊形成單元570產(chǎn)生的每個(gè)放大范圍塊圖像，通過以預(yù)設(shè)放大率放大原始圖像來獲取這樣一個(gè)放大圖像。
圖像放大處理單元56還包括一個(gè)復(fù)雜度判斷單元569，用于判斷一個(gè)范圍塊圖像的復(fù)雜度。該復(fù)雜度判斷單元569判斷例如在一個(gè)范圍塊圖像中是否包含大量峰值和谷值。換句話說，該復(fù)雜度判斷單元569判斷該范圍塊圖像是否包含大量高頻分量。這個(gè)復(fù)雜度判斷單元569也可以具有與塊圖像分析單元563(將在下文中討論)類似的功能。類似度判斷單元568參考復(fù)雜度判斷單元569所判斷的范圍塊圖像復(fù)雜度來判斷類似度。而且，放大范圍塊形成單元570參考復(fù)雜度判斷單元569所判斷的范圍塊圖像復(fù)雜度來確定一個(gè)放大范圍塊圖像的像素值。
放大圖像獲取單元576包括一個(gè)塊圖像合成單元578和一個(gè)重疊處理單元586。塊圖像合成單元578獲得已經(jīng)由放大范圍塊形成單元570放大處理的每個(gè)放大范圍塊圖像，并相互合成所獲取的這些放大范圍塊圖像，從而生成一個(gè)已經(jīng)相對(duì)于原始圖像以預(yù)先設(shè)置放大率放大的放大后圖像。重疊處理單元586獲取一個(gè)重疊部分(疊加部分)的像素的像素值，該重疊部分已經(jīng)在重疊處理操作中根據(jù)該重疊部分各個(gè)像素的像素值被進(jìn)行重疊處理。通過例如將所獲取的每個(gè)放大范圍塊存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，塊圖像合成單元578生成一個(gè)放大圖像。重疊處理單元586例如獲取重疊部分像素值的平均值和中間值，然后將所獲取的這個(gè)值設(shè)置為這個(gè)像素的值。
域塊提取單元562將原始圖像劃分成大小為“MD×ND”的多個(gè)域塊圖像，然后從這多個(gè)域塊圖像中選擇任意一個(gè)域塊圖像作為所需要的一個(gè)塊圖像。范圍塊提取單元564從包含從域塊提取單元562所提取的域塊圖像的大小為“G×G”的塊圖像中選擇大小為“MR×NR”的所有范圍塊圖像。通過使用公知方法，例如線性內(nèi)插法和投影法，縮小范圍塊形成單元566縮小由范圍塊提取單元564所生成的所有范圍塊圖像以獲得分別與域塊圖像大小MD×ND相同的縮小范圍塊圖像。類似度判斷單元568從縮小范圍塊形成單元566所生成的縮小范圍塊圖像中選擇與域塊提取單元562所提取的主塊圖像具有最大類似度的一個(gè)縮小范圍塊圖像，將這個(gè)所選擇的縮小范圍塊圖像設(shè)置為“最大類似度范圍塊圖像(最佳范圍塊圖像)”。例如，類似度判斷單元568選擇這樣一個(gè)縮小范圍塊圖像，作為整個(gè)縮小范圍塊其像素值和圖形以最高類似度相似于所提取的域塊圖像。
放大范圍塊形成單元570通過使用諸如線性內(nèi)插法和投影法的公知方法形成一個(gè)放大范圍塊圖像，以便對(duì)于由域塊提取單元562所提取的域塊圖像，由類似度判斷單元568所選擇的最高類似度范圍塊圖像的大小被放大為“rD”(即放大塊單位)，而且，根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系(即在這個(gè)例子中的相似關(guān)系)再次轉(zhuǎn)換其像素值。結(jié)果，放大范圍塊形成單元570分配這個(gè)所形成的放大范圍塊圖像作為相對(duì)于域塊圖像的放大塊圖像。換句話說，當(dāng)圖像放大處理單元56對(duì)于放大率“r”具有這樣的關(guān)系rD＞R＞D時(shí)，該圖像放大處理單元56通過使用每個(gè)域塊圖像和位于該域塊圖像附近的范圍塊圖像之間的關(guān)系放大該范圍塊圖像來獲得一個(gè)放大的范圍塊。然后，圖像放大處理單元56用放大域塊圖像替換這個(gè)放大范圍塊圖像，從而放大處理該塊圖像。
首先，作為這個(gè)實(shí)施例的第一個(gè)例子，現(xiàn)在將進(jìn)行下述解釋。即，域塊提取單元562在每個(gè)處理操作都提取一個(gè)大小為MD×ND＝2×2(域大小D＝2)的域塊圖像，并在每次執(zhí)行重疊處理操作時(shí)沿著主掃描方向或次掃描方向?qū)⒂驂K圖像移位一個(gè)象素，而范圍塊提取單元564形成這樣一個(gè)范圍塊圖像，其大小為MR×NR＝3×3(范圍大小R＝3)，小于以相對(duì)于所提取域塊圖像的放大率r＝2形成的放大域塊圖像(MD2×ND2＝4×4)。換句話說，為所有的重疊部分執(zhí)行四次這樣的處理操作，其中放大大小為2×2(域大小D＝2)的域塊圖像以獲得一個(gè)大小為4×4的塊圖像，并將這個(gè)放大的塊圖像分配給一個(gè)兩倍放大圖像的對(duì)應(yīng)位置。應(yīng)當(dāng)指出，下述第一至第五實(shí)施例更適合對(duì)于灰度圖像的放大方法。也可以針對(duì)一個(gè)彩色圖像執(zhí)行類似的處理操作。在這種情況下，可以使用下述方法，其中對(duì)于表示這個(gè)彩色圖像的各個(gè)彩色數(shù)據(jù)(例如R、G、B)，形成對(duì)應(yīng)于一個(gè)具有例如256個(gè)等級(jí)的灰度圖像的彩色圖像，然后放大這些彩色圖像中的每個(gè)圖像，最后，相互組合所放大的彩色圖像。
圖3是一個(gè)示意圖，用于解釋在縮小范圍塊形成單元566中執(zhí)行的處理操作的一個(gè)例子(在使用投影法的情況下)?？s小范圍塊形成單元566使用投影法將由范圍塊提取單元564生成的大小為3×3的所有范圍塊圖像縮小成大小與每個(gè)域塊圖像大小2×2相同的縮小范圍塊圖像。如圖所示，利用投影法根據(jù)將大小3×3投影成大小2×2時(shí)的面積比加權(quán)相加一個(gè)像素值來縮小范圍塊圖像。在大小3×3的像素值是P11、P21、P31、P12、P22、P32、P13、P23和P33和縮小后的大小為2×2的像素值是Q11、Q21、Q12和Q22的情況下，Q11、Q21、Q12和Q22的這些縮小像素值由下述等式(1)給出。還應(yīng)當(dāng)指出當(dāng)像素大小3×3縮小成像素大小2×2時(shí)，在投影法和線性積分法中將獲得相同的像素值。
Q11＝(4×P11+2×P21+2×P12+P22)/9Q21＝(2×P21+4×P31+P22+2×P32)/9Q12＝(2×P12+P22+4×P13+2×P23)/9Q22＝(P22+2×P32+2×P23+4×P33)/9(1)圖4是一個(gè)示意圖，用于解釋在放大范圍塊形成單元570中執(zhí)行的處理操作的一個(gè)例子(在使用投影法的情況下)。放大范圍塊形成單元570使用投影法執(zhí)行一個(gè)放大計(jì)算，以便當(dāng)放大范圍塊形成單元570使用一個(gè)面積比時(shí)，在由類似度判斷單元568選擇的大小為3×3的最高類似度范圍塊圖像被投影成大小為rD＝4×4時(shí)，如該圖所示，在3×3的像素大小投影成4×4的像素大小的情況下，根據(jù)一個(gè)面積比把像素值加權(quán)相加。在大小為3×3的像素值是P11、P21、P31、P12、P22、P32、P13、P23和P33而大小為4×4的像素值是Q11、Q21、Q31、Q41、Q12、Q22、Q32、Q42、Q13、Q23、Q33、Q43、Q14、Q24、Q34、Q44的情況下，放大操作之后的像素值由下面的等式(2)給出Q11＝P11Q21＝(3×P11+6×P21)/9Q31＝(6×P21+3×P31)/9Q41＝P31Q12＝(3×P11+6×P12)/9Q22＝(P11+2×P21+2×P12+4×P22)/9Q32＝(2×P21+P31+4×P22+2×P32)/9Q42＝(3×P31+6×P32)/9Q13＝(6×P12+3×P13)/9Q23＝(2×P12+4×P22+P13+2×P23)/9Q33＝(4×P22+2×P32+2×P23+P33)/9Q43＝(6×P32+3×P33)/9
Q14＝P13Q24＝(3×P13+6×P23)/9Q34＝(6×P23+3×P33)/9Q44＝P33 (2)圖5表示在執(zhí)行重疊處理操作的情況下在放大操作之后像素值重疊量的一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，執(zhí)行這樣一個(gè)重疊處理操作，其中沿著主掃描操作或者次掃描操作將域塊圖像移位一個(gè)像素。根據(jù)這個(gè)例子的重疊處理操作，當(dāng)提取一個(gè)域塊圖像，然后針對(duì)所有的域塊圖像執(zhí)行一個(gè)處理操作(后面將進(jìn)行解釋)時(shí)，原始圖像中域塊圖像的重疊量在圖5中圖示。重疊處理單元586將這些值投影到放大圖像中的相應(yīng)位置，并將作為最終放大圖像的一個(gè)圖像輸出給圖像數(shù)據(jù)輸出單元59，而這幅圖像是通過將圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54的放大圖像存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的值除以這些值獲得的。
圖6是一個(gè)示意圖，用于解釋根據(jù)上述第一實(shí)施例在圖像處理設(shè)備5中執(zhí)行的一個(gè)處理順序，更具體地說，所關(guān)心的是在圖像放大處理操作56中執(zhí)行的圖像放大處理操作的處理順序。圖6(A)圖示域塊圖像、范圍塊圖像、縮小范圍塊圖像和放大范圍塊圖像的一個(gè)例子，而圖6(B)是描述處理順序的第一個(gè)例子的流程圖。
首先，作為開始放大處理操作的初始條件，假定已經(jīng)由圖像數(shù)據(jù)獲取單元52獲取并將被放大處理的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)被預(yù)先存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54中。在這樣一個(gè)初始條件下，圖像放大處理單元56首先保證圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54中用于準(zhǔn)備放大處理操作的存儲(chǔ)器區(qū)域，并用“0”初始化這個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)域，它用于存儲(chǔ)被放大“r”倍的圖像(在這個(gè)例子中為2倍)(步驟S100)。
而且，圖像放大處理單元56設(shè)置一個(gè)初始參數(shù)。對(duì)于這個(gè)初始參數(shù)，例如有放大率、讀取一個(gè)圖像的塊圖像大小、執(zhí)行一個(gè)重疊處理操作的總計(jì)算處理次數(shù)、和每次處理操作的圖像讀出開始偏移。在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置下述各項(xiàng)放大率＝2倍；域塊圖像大小＝2×2像素；范圍塊圖像大?。?×3像素；開始圖像讀取操作的水平方向偏移＝1像素；開始圖像讀取操作的垂直方向偏移＝1像素；以及主/次掃描方向的總重疊計(jì)算處理次數(shù)＝各2次。
接著，域塊提取單元562從原始圖像中提取大小為2×2的所有域塊圖像(步驟S120)，然后，從這些被提取的域塊圖像中選擇一個(gè)任意塊圖像以將所選擇的這個(gè)塊圖像設(shè)置為所關(guān)心的塊圖像(步驟S140)。
隨后，針對(duì)所關(guān)心的塊圖像，范圍塊提取單元564從所關(guān)心塊圖像(即一個(gè)域塊圖像)的附近區(qū)域提取一個(gè)大小為3×3的范圍塊圖像(步驟S160)。在這種情況下，范圍塊提取單元564提取大小為3×3的這個(gè)范圍塊圖像，以便在該范圍塊圖像所包含的多個(gè)像素中至少一個(gè)像素包含在該域塊圖像中，即域塊圖像與范圍塊圖像重疊。具體地說，如圖6(A)所示，范圍塊提取單元564從圍繞域塊圖像(所關(guān)心的塊圖像)的大小為6×6的周邊塊圖像中選擇包含所關(guān)心塊圖像中至少一個(gè)像素的所有范圍塊圖像(在這個(gè)例子中總共16個(gè)范圍塊圖像)。
接著，縮小范圍塊形成單元566使用投影法或線性內(nèi)插法處理已經(jīng)被范圍塊提取單元564選擇的大小為3×3的所有范圍塊圖像，以生成每個(gè)大小為2×2的縮小范圍塊圖像(步驟S180)。
隨后，類似度判斷單元568比較域塊圖像與每個(gè)縮小范圍塊以判斷類似度。例如，類似度判斷單元568轉(zhuǎn)換與縮小范圍塊形成單元566所形成的縮小范圍塊圖像有關(guān)的像素值，從而選擇一個(gè)其像素值和圖形最類似于域塊圖像的縮小范圍塊圖像，然后將一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè)所選擇的縮小范圍塊圖像的范圍塊圖像(即作為這個(gè)所選擇的縮小范圍塊圖像的原始圖像的范圍塊圖像)設(shè)置為最高類似度范圍塊圖像(步驟S200)。例如，針對(duì)域塊圖像的像素值d11、d21、d12和d22，計(jì)算像素平均值Dv＝(d11+d21+d12+d22)/4和像素標(biāo)準(zhǔn)偏差VDv＝∑(dij-Dv)2(符號(hào)“i”和“j”表示像素位置)。隨后，針對(duì)所有縮小范圍塊圖像的像素值r11k、r21k、r12k、r22k(符號(hào)“k”表示一個(gè)縮小范圍塊圖像；k＝1，……，16)，計(jì)算像素平均值Rvk＝(r11k+r21k+r12k+r22k)/4和像素平均偏差VRvk＝∑(rijk-Rvk)2。
接著，計(jì)算轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”和“bk”和轉(zhuǎn)換誤差Ek＝∑(dij-ak×rijk-bk)2。當(dāng)通過線性轉(zhuǎn)換“az+b”使縮小范圍塊圖像的各個(gè)像素值最小二乘地近似于相應(yīng)域塊圖像的像素值時(shí)使用上述轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”和“bk”。在最小二乘法中，可以根據(jù)下述計(jì)算式(3)直接計(jì)算轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”、“bk”和轉(zhuǎn)換誤差“Ek”ak＝(∑(rijk-Rvk)×(dijk-Dv))/VRvkbk＝Dv-ak×RvkEk＝VDv-ak×ak×VRvk (3)在這種情況下，對(duì)于該轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”的值，可以使用一個(gè)統(tǒng)一的恒定范圍，而不考慮大小為3×3的范圍塊內(nèi)圖像的復(fù)雜度。類似度判斷單元568也可以參考復(fù)雜度判斷單元569所判斷的范圍塊圖像的復(fù)雜度來判斷類似度。例如，可以響應(yīng)于范圍塊圖像內(nèi)一個(gè)圖像的復(fù)雜度，提供轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”的允許值范圍內(nèi)的一個(gè)限制。下面說明其原因。即，當(dāng)范圍塊圖像內(nèi)所包含的圖像很復(fù)雜并包含大量高頻分量時(shí)，如果這幅圖像被用作一個(gè)范圍塊圖像，則在放大圖像內(nèi)產(chǎn)生假象分量。因此，圖像變得越復(fù)雜，則該復(fù)雜圖像的參考度最好被降得越低。因此，在進(jìn)行限制的情況下，例如，可以使用下述限制。換句話說，當(dāng)用(q11，q12，q13，q21，q22，q23，q31，q32，q33)表示3×3像素時(shí)，如果建立關(guān)于各個(gè)m＝1，2，3和qm1，qm2和qm3的下述等式(4-1)，則在每次建立等式(4-1)時(shí)將“1”添加給計(jì)數(shù)器“C”。類似的，如果建立關(guān)于各個(gè)q1m，q2m和q3m的下述等式(4-2)，則在每次建立等式(4-2)時(shí)將“1”添加給計(jì)數(shù)器“C”。這種方法對(duì)應(yīng)于一種能夠檢查是否出現(xiàn)了在3×3像素中包含的大量峰值和谷值的方法。也可以使用其它類似方式。
(qm1-qm2)×(qm2-qm3)＜0 (4-1)(q1m-q2m)×(q2m-q3m)＜0 (4-2)在這種情況下，利用所獲取的值“C”判斷先前計(jì)算的轉(zhuǎn)換變量“ak”是否位于可允許的范圍內(nèi)。在這個(gè)例子中，作為一個(gè)實(shí)例，使用下述條件公式(5)。
在C＝0的情況下 -1.8 ak 2.2在C＝1，2的情況下-1.0 ak 2.0在C＝3的情況下 0 ak 2.0在C＝4，5，6的情況下0＜ak＜0 (5)在這種情況下，類似度判斷單元568以下述方式判斷類似度，即，范圍塊圖像包含的高頻分量越大，則這個(gè)范圍塊圖像的影響度被降得越小。例如，在值“C”和轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”都不滿足條件式(5)的情況下，類似度判斷單元568從用于比較最小二乘誤差的對(duì)象中排除這個(gè)范圍塊圖像。而且，在這種情況下，當(dāng)值C＝4、5和6時(shí)，因?yàn)椤癮”的任何值都不被允許，可以在一開始就排除這樣一個(gè)范圍塊圖像，而不計(jì)算轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”。
接著，類似度判斷單元568計(jì)算對(duì)應(yīng)于每個(gè)轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”(k＝1，……，16)的范圍塊圖像的值“C”，并檢查該轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”是否在所允許的范圍內(nèi)，然后僅收集所允許范圍內(nèi)的那些轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”以將它們定義為一個(gè)組“G”。然后，現(xiàn)在假設(shè)E＝min{Ek|k∈G}，相對(duì)于這樣一個(gè)“k”設(shè)置a＝ak和b＝bk，其中E＝Ek。用這個(gè)“k”表示的范圍塊圖像構(gòu)成一個(gè)最類似于域塊圖像的范圍塊圖像。
應(yīng)當(dāng)理解因?yàn)閷?shí)際上確定“Ek”并不需要轉(zhuǎn)換系數(shù)“bk”，獲得使Ek變得最小的“k”，并最終確定轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”，此后，可以計(jì)算該轉(zhuǎn)換系數(shù)“bk”。而且，因?yàn)檗D(zhuǎn)換系數(shù)“bk”代替了等式(3)所示的恒定值，可以使用下式(6)給出的值。等式(6)產(chǎn)生這樣一個(gè)效果，即在縮小范圍塊圖像中所包含的每個(gè)像素和域塊圖像之間的誤差分量被校正(即在這個(gè)例子中被重疊)。在這種情況下，域塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值是“dij”，縮小范圍塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值是“rijk”。當(dāng)根據(jù)該等式(6)計(jì)算轉(zhuǎn)換系數(shù)“bk”時(shí)，能夠抑制每個(gè)細(xì)微像素的誤差，因此能夠進(jìn)一步改善放大圖像中原始圖像的再現(xiàn)性。應(yīng)當(dāng)指出寫為“bijk”的原因是域塊圖像中包含的每個(gè)像素的值相互不同。
bk＝bijk＝dij-ak×rijk (6)
在簡(jiǎn)單比較域塊圖像和縮小范圍塊圖像的情況下，不總是考慮有關(guān)原始范圍塊圖像的信息。因此，在所使用的范圍塊圖像中包含不適合于放大的高頻凹面/凸面圖像部分時(shí)，由于像素值轉(zhuǎn)換加重了其噪聲，因此噪聲將被增加。另一方面，如上面所解釋的，當(dāng)響應(yīng)于范圍塊圖像的復(fù)雜度限制所允許的轉(zhuǎn)換系數(shù)“ak”時(shí)，可以防止出現(xiàn)噪聲。
隨后，通過使用例如線性內(nèi)插法和投影法，放大范圍塊形成單元570將類似度判斷單元568所選擇的大小為3×3的最高類似度范圍塊圖像放大到放大域大小，即4×4(步驟S220)。接著，通過根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系重新轉(zhuǎn)換已經(jīng)轉(zhuǎn)換成4×4大小的圖像的像素值，放大范圍塊形成單元570形成一個(gè)放大范圍塊圖像，結(jié)果，通過以放大率“r”倍(在這個(gè)例子中為兩倍)放大大小為2×2的域塊圖像，產(chǎn)生一個(gè)大小為4×4的塊圖像(放大域塊圖像)。例如，放大范圍塊形成單元570針對(duì)大小為4×4的放大圖像的所有像素“z”，根據(jù)在類似度判斷單元568中獲得的轉(zhuǎn)換系數(shù)“a”和“b”執(zhí)行像素值轉(zhuǎn)換“az+b”，并將結(jié)果圖像設(shè)置為放大域塊圖像(等于放大范圍塊圖像)。此時(shí)，放大范圍塊形成單元570最好可以參考復(fù)雜度判斷單元569所判斷的范圍塊圖像的復(fù)雜度來確定放大范圍塊圖像的像素值。例如，可以對(duì)在像素值轉(zhuǎn)換中所使用的系數(shù)“a”的數(shù)值范圍設(shè)置一個(gè)限制。范圍塊圖像包含的高頻分量越大，則可以將這個(gè)范圍塊圖像的影響度設(shè)置得越小。
此后，放大范圍塊形成單元570將大小為4×4的該放大域塊圖像的所有像素值加到用于在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54內(nèi)存儲(chǔ)放大圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的域塊圖像的對(duì)應(yīng)位置。在類似度判斷單元568中執(zhí)行的類似度判斷處理操作中在誤差分量疊加到值“bk”的情況下，已經(jīng)被分配給域塊圖像各個(gè)點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)換系數(shù)“bk”被投影并在該放大過程中的每個(gè)點(diǎn)被切換。
接著，圖像放大處理單元56判斷是否已經(jīng)針對(duì)所有域塊圖像執(zhí)行了上述處理操作(步驟240)。然后，當(dāng)有一個(gè)域塊圖像尚未被執(zhí)行處理操作時(shí)，該處理操作返回到先前的步驟S140，將所關(guān)心的塊圖像設(shè)置為另一個(gè)域塊圖像。然后，重復(fù)地執(zhí)行從步驟S160到步驟S220定義的處理操作(在步驟S240為“否”)。反之，當(dāng)已經(jīng)針對(duì)所有的域塊圖像完成了上述處理操作時(shí)(在步驟S240為“是”)，將一個(gè)對(duì)應(yīng)于原始圖像的放大圖像存儲(chǔ)在放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元58中。
當(dāng)已經(jīng)針對(duì)所有塊圖像完成上述處理操作時(shí)(在步驟S240為“是”)，圖像放大處理單元56檢查重疊處理操作的總計(jì)算次數(shù)(步驟S300)。然后，如果所檢查的計(jì)算次數(shù)未達(dá)到所設(shè)置的計(jì)算次數(shù)，則從圖像讀出開始偏移被添加給一個(gè)圖像的首部地址的位置再次開始執(zhí)行從步驟S120定義的處理操作(在步驟S300為“否”)。換句話說，每次處理操作返回到步驟S120，域塊提取單元562順序地將圖像讀出開始偏移添加給該圖像的首部地址，并從偏移被添加給圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54中所存儲(chǔ)圖像的首部地址的一個(gè)位置以所設(shè)置的域塊圖像大小讀出域塊圖像，然后將這些所讀取的域塊圖像中的任意一個(gè)圖像設(shè)置為所關(guān)心的塊圖像。隨后，其它單元重復(fù)地執(zhí)行與上面解釋的處理操作相類似的處理操作。
另一方面，在將重疊處理操作的總計(jì)算次數(shù)設(shè)置為兩次或更多次數(shù)時(shí)，上述一系列處理操作的總次數(shù)達(dá)到所設(shè)置的重疊計(jì)算次數(shù)的情況下(在步驟S300為“是”)，重疊處理單元586執(zhí)行這樣一個(gè)平均處理操作，使該重疊處理單元585參考圖5所示各個(gè)像素的加權(quán)值、計(jì)算在重疊處理操作中已經(jīng)被處理/重復(fù)的圖像(重復(fù)部分)的平均值，并將所計(jì)算的平均值設(shè)置為這個(gè)像素的值(步驟S320)。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)將“1”設(shè)置為重疊處理操作的總計(jì)算次數(shù)時(shí)，即當(dāng)設(shè)置不執(zhí)行重疊處理操作時(shí)，則不再需要上述平均處理操作，并直接輸出從放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元58中讀出的一個(gè)放大圖像。換句話說，僅當(dāng)設(shè)置為執(zhí)行重疊處理操作時(shí)，圖像放大處理單元56可以以下述方式獲取一個(gè)最終的放大圖像，即圖像放大處理單元56通過相對(duì)于原始圖像移位塊圖像的讀出開始位置來多次執(zhí)行放大處理操作，并對(duì)于重復(fù)的像素，將其平均值設(shè)置為像素?cái)?shù)據(jù)。因此，可以降低塊圖像失真。
在上面解釋的例子中，每次執(zhí)行重疊處理操作，重復(fù)地執(zhí)行從步驟S120定義的處理操作。也可以再次重復(fù)地執(zhí)行從步驟S100定義的處理操作。在這種可選擇的情況下，在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54中確保對(duì)應(yīng)于每個(gè)重疊處理操作的用于存儲(chǔ)一個(gè)放大圖像的存儲(chǔ)區(qū)。然后，當(dāng)獲取每個(gè)放大圖像時(shí)，在執(zhí)行平均處理操作時(shí)從放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元58讀出各個(gè)放大圖像，圖像放大處理單元56可以參考圖5所示各個(gè)像素的加權(quán)值，計(jì)算在重疊處理操作中已經(jīng)被處理/重疊的圖像(重疊部分)的平均值，然后，可以將所計(jì)算的這個(gè)平均值設(shè)置為這個(gè)像素的值。
圖7圖示根據(jù)上述第一實(shí)施例的處理操作的一個(gè)實(shí)施例，并表示直到步驟S240結(jié)束的對(duì)應(yīng)于重疊處理操作之前階段的處理操作。即，在這個(gè)處理操作中，以放大率2對(duì)大小為2×2像素(域大小D＝2)的域塊圖像和大小為3×3像素(范圍大小R＝3)的范圍塊圖像執(zhí)行放大處理操作；r×D＝2×2＝4R＝3，D＝2并可以滿足這樣一個(gè)關(guān)系r×D＞R＞D。
根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5，結(jié)果放大圖像可以具有通過分形法獲得的陡峭的邊沿，以及當(dāng)獲得放大圖像的像素值時(shí)使用內(nèi)插計(jì)算(在上述例子中為線性內(nèi)插法)實(shí)現(xiàn)的平滑，因此生成高圖像質(zhì)量的放大圖像。換句話說，在常規(guī)內(nèi)插/放大方法中，例如，所關(guān)心的大小為2×2像素的塊圖像被不停止地放大成大小為4×4像素的塊圖像，而在第一實(shí)施例中，位于所關(guān)心的大小為2×2像素的塊圖像附近的大小為3×3像素的范圍塊圖像被放大成大小為4×4像素的范圍塊圖像，它被用作所關(guān)心塊圖像的放大圖像。結(jié)果，降低了實(shí)際放大處理操作中的倍率，因此與使用常規(guī)內(nèi)插/放大法相比，能夠減少圖像模糊現(xiàn)象。而且，這樣一個(gè)使用域塊和范圍塊的技術(shù)要點(diǎn)對(duì)應(yīng)于類似于常規(guī)分形放大法的處理操作。因此，在可以使用分形概念特征的同時(shí)，通過抑制鋸齒和塊失真的出現(xiàn)能夠產(chǎn)生模糊現(xiàn)象較少的放大圖像。另外，因?yàn)榇笮?×3像素的范圍塊圖像被放大成大小為4×4像素的范圍塊圖像，可以稍微利用模糊效果。因此，能夠避免在常規(guī)分形放大法中在臺(tái)階邊沿部分上出現(xiàn)的噪聲狀干擾和裂片狀像素值滲出。
而且，因?yàn)榫S持D＜R＜rD的關(guān)系即判斷大小3×3相對(duì)于大小2×2的類似度來執(zhí)行處理操作，與常規(guī)分形放大處理操作相比，能夠改善雜亂部分的可再現(xiàn)性。這種可再現(xiàn)性基于這樣一個(gè)事實(shí)，例如，對(duì)于D＝2，R＝3可以尋求接近“D”而非R＝4的圖形。該可再現(xiàn)性并不局限于雜亂部分。然而，可以在類似于雜亂部分的紋理相互交錯(cuò)的部分中預(yù)期更好的效果。
而且，在第一實(shí)施例中，因?yàn)槲挥谒P(guān)心塊圖像附近的大小為3×3像素的范圍塊圖像被放大成大小為4×4像素的范圍塊圖像，并根據(jù)域塊和范圍塊之間的關(guān)系執(zhí)行像素值轉(zhuǎn)換以獲得最終放大范圍塊圖像的像素值，可以僅通過執(zhí)行一次放大圖像的像素值計(jì)算處理操作來生成足以觀看的一個(gè)放大圖像。另外，將域塊附近的區(qū)域選擇為范圍塊的尋找范圍，即范圍塊的選擇范圍很小，因此可以進(jìn)一步加快處理速度。換句話說，在使用分形編碼系統(tǒng)的放大方法中，執(zhí)行重復(fù)處理操作以獲得放大圖像，因此需要非常長(zhǎng)的處理時(shí)間。相反，根據(jù)第一實(shí)施例的圖像放大處理單元56，與分形編碼系統(tǒng)相比，能夠顯著縮短獲得放大圖像所需要的處理時(shí)間。
而且，該第一實(shí)施例的技術(shù)要點(diǎn)的特征在于，因?yàn)榉秶鷫K圖像的尋找范圍被限制在域塊附近的區(qū)域，能夠減少范圍塊的尋找處理時(shí)間。該技術(shù)特征與日本公開專利申請(qǐng)No.HEI-118758中公開的方法大不相同。換句話說，基于圖像連續(xù)特性的假定即類似于一個(gè)域塊圖像的范圍塊圖像位于沿著相同方向非?？拷驂K的位置上以及圖像質(zhì)量在范圍塊圖像尋找范圍限制內(nèi)的根據(jù)，建立根據(jù)第一實(shí)施例的范圍塊的設(shè)置范圍。因此，能夠顯著地降低導(dǎo)致圖像質(zhì)量變差的風(fēng)險(xiǎn)。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5，在使獲得可視放大圖像所需要的處理時(shí)間不太長(zhǎng)的同時(shí)，能夠抑制鋸齒的出現(xiàn)并且獲得具有更少模糊分量的放大圖像。同時(shí)，因?yàn)槭褂冕槍?duì)范圍塊圖像的放大處理操作，對(duì)于諸如文件圖像的二進(jìn)制圖像，有可能避免噪聲狀干擾的出現(xiàn)和裂片狀像素值滲出。換句話說，在考慮與處理時(shí)間的平衡的同時(shí)，能夠防止可視圖像的圖像質(zhì)量惡化，并可以在避免生成噪聲狀干擾和出現(xiàn)裂片狀像素值滲出的情況下放大圖像。
圖8是一個(gè)方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5的圖像放大處理單元56的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。在第二實(shí)施例中，執(zhí)行這樣的放大重復(fù)處理操作，即，分割一個(gè)指定的放大率(每個(gè)分割放大率大于或等于“1”)從而生成一個(gè)再分放大率的組合，并順序應(yīng)用各個(gè)再分放大率(放大/重復(fù)處理)。而且，當(dāng)執(zhí)行這個(gè)放大處理操作時(shí)，響應(yīng)于每個(gè)放大率改變域塊圖像和范圍塊圖像中至少一個(gè)的大小，然后根據(jù)各個(gè)放大率執(zhí)行上述放大處理操作。因此，第二實(shí)施例的圖像放大處理單元56包括一個(gè)放大率分割單元561，用于將指定放大率分割成更小的分割放大率的組合。在將指定放大率分割成更小的分割放大率的情況下，圖像放大處理單元56執(zhí)行這樣的放大重復(fù)處理操作，即預(yù)定圖像處理方法(將在下文中討論)順序地應(yīng)用每個(gè)分割放大率。
圖9圖示由放大率分割單元561所分割的放大率組合的一個(gè)例子。在圖9所示的這個(gè)例子中，對(duì)于可以用指定放大率中兩個(gè)值的乘積表示的一個(gè)指定放大率(例如指定放大率是6、8和9等)，將其分割成兩個(gè)放大率。在放大率分割單元561中，這個(gè)放大率的組合被預(yù)先準(zhǔn)備為表格數(shù)據(jù)，以便放大率分割單元561能夠使用該表格數(shù)據(jù)。放大率分割單元561也可以在每次需要時(shí)計(jì)算這些放大率的這種組合。盡管在這個(gè)所舉的例子中將指定放大率分割成兩個(gè)放大率，也可以將這個(gè)指定放大率分割成三個(gè)或更多的放大率。例如，當(dāng)指定放大率等于“12”時(shí)，這個(gè)指定放大率并不被劃分成兩個(gè)放大率“3”和“4”，而可以劃分成三個(gè)放大率“2”、“2”和“3”。而且，在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)將圖像基本上兩倍放大時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)最有效的效果。當(dāng)將一個(gè)圖像放大2n倍時(shí)，重復(fù)n次的兩倍放大的處理操作是最佳處理操作。應(yīng)當(dāng)指出將參考第五實(shí)施例詳細(xì)解釋“實(shí)現(xiàn)最高圖像質(zhì)量的倍率組合”。如前面所解釋的，在由用戶等指定的放大率“K”很大的情況下，如果執(zhí)行這樣一個(gè)放大重復(fù)處理操作，其中將一個(gè)放大率“K”分割成更小放大率的組合，并連續(xù)地應(yīng)用各個(gè)分割放大率，則可以降低當(dāng)倍率很大時(shí)可能出現(xiàn)的馬賽克狀(塊圖像狀)圖像失真。
圖10是一個(gè)流程圖，用于描述在第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5中執(zhí)行的處理順序操作。圖像放大處理單元56首先分割一個(gè)指定的放大率“r”，從而生成一個(gè)分割放大率的組合(步驟S102)，然后設(shè)置第一放大率，并執(zhí)行與上述第一個(gè)例子類似的處理操作(步驟S104)。例如，在指定的放大率中，將能夠用兩個(gè)值的乘積表示的一個(gè)放大率(例如指定放大率是6、8和9等)分割成兩個(gè)放大率。
接著，將參考這樣一個(gè)例子解釋圖像處理設(shè)備5的處理操作，即在利用上述第一實(shí)施例形成了兩倍放大圖像(放大兩倍的圖像)之后，這個(gè)放大圖像以兩倍放大率被再次放大以獲得原圖像的四倍放大圖像(放大四倍的圖像)。換句話說，為了獲得四倍放大圖像，執(zhí)行兩次兩倍放大處理操作。而且，將描述另外一個(gè)例子，即響應(yīng)于每個(gè)放大率同時(shí)改變域大小和范圍大小。
圖像放大處理單元56執(zhí)行與重疊處理操作有關(guān)的平均處理操作(步驟S320)，此后，檢查是否已經(jīng)根據(jù)所有的放大率組合完成了放大處理操作(步驟S360)。如果放大處理操作尚未結(jié)束，則圖像放大處理操作56設(shè)置下一個(gè)放大率(在步驟S360中為“是”和步驟S380)。使用在第一放大處理操作中獲得的圖像和已經(jīng)設(shè)置的下一個(gè)放大率，圖像放大處理操作56執(zhí)行與第一實(shí)施例基本相同的放大處理操作。此時(shí)，同時(shí)針對(duì)域塊圖像和范圍塊圖像放大其大小。例如，域塊圖像的大小被放大成3×3像素(域大小D2＝3；后綴2表示第二次)，而且，范圍塊圖像的大小被放大成4×4像素(范圍大小R2＝4)，然后，處理操作返回先前的步驟S120(S390)。應(yīng)當(dāng)指出在各個(gè)處理操作中，結(jié)合在各個(gè)塊圖像中的大小變化準(zhǔn)備與其相應(yīng)的線性轉(zhuǎn)換表。而且，雖然確定在第二處理操作中不執(zhí)行響應(yīng)于范圍塊圖像復(fù)雜度的像素值轉(zhuǎn)換參數(shù)的限制，可以使用這樣一個(gè)范圍“-1.8≤a≤2.2”。顯然，類似于第一實(shí)施例(即第一處理操作)，也可以進(jìn)行該參數(shù)限制。
下面給出在第二處理操作中將域塊圖像大小放大成3×3像素的原因。即，對(duì)于已經(jīng)在第一處理操作中獲得的兩倍放大圖像，基本上沒有小于或等于2×2像素的高頻分量疊加在該圖像上。然而，即使當(dāng)這樣的高頻分量疊加在這個(gè)圖像時(shí)，則假設(shè)這些高頻分量是以兩倍放大率在放大處理操作中生成的噪聲。而且，當(dāng)使用大小為3×3像素的域塊圖像時(shí)，存在這樣的趨勢(shì)，即小于或等于3×3像素大小的高頻塊圖像在放大處理之后變得模糊，所述放大處理可以實(shí)現(xiàn)減輕噪聲的效果。
另一方面，當(dāng)完成基于所有組合放大率的放大處理操作時(shí)，利用圖像放大處理操作的放大處理操作結(jié)束(在步驟S360中為“否”)。在放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元58中存儲(chǔ)的放大圖像以文件的形式經(jīng)圖像數(shù)據(jù)輸出單元59輸出給打印引擎70和顯示設(shè)備80。
根據(jù)第二實(shí)施例的上述圖像放大方法，可以在不出現(xiàn)圖像質(zhì)量惡化的情況下執(zhí)行圖像的高質(zhì)量放大處理操作，例如即使放大率很大，圖像的平坦部分變成不正常的圖畫色；在窄邊延集中的雜亂區(qū)域中清晰邊延和模糊邊延相互混合。例如，當(dāng)在第二放大處理操作中將圖像放大兩倍以形成四倍大于原始圖像的放大圖像時(shí)，與第一實(shí)施例的放大處理操作相比，可以形成更高圖像質(zhì)量的放大圖像。在執(zhí)行基于分形壓縮方法的常規(guī)放大方法的情況下，當(dāng)放大率增加時(shí)，必需增加重復(fù)次數(shù)以提高清晰度。相反，在第二個(gè)例子的方式中，可以僅重復(fù)多次基本上類似于第一個(gè)例子的放大處理操作，所述多次等于總再分次數(shù)。因此，如在分形壓縮方法中所解釋的，完全不需要增加重復(fù)處理操作。換句話說，當(dāng)希望增加放大率時(shí)，如在第二個(gè)例子中所解釋，分割指定的放大率以獲得一個(gè)更小放大率的組合，根據(jù)這些分割的放大率順序地放大圖像，從而能夠獲得可視的放大圖像。
而且，在第二個(gè)例子第二次執(zhí)行兩倍放大操作時(shí)，因?yàn)榇笮?×3像素(域大小D2＝3)的域塊圖像被放大兩倍，大小為4×4像素(范圍大小R2＝4)的范圍塊圖像被放大兩倍，r×D2＝2×3＝6，R2＝4和D2＝3，因此可以滿足關(guān)系r×D2＞R2＞D2。結(jié)果，同樣在第二次的兩倍放大操作中，類似于第一次的兩倍放大操作，圖像處理設(shè)備5可以具有這樣的特征，即通過分形放大操作獲得的邊沿清晰特性和當(dāng)計(jì)算放大圖像的像素值時(shí)執(zhí)行內(nèi)插計(jì)算獲得的平滑，并可以形成高圖像質(zhì)量的放大圖像。
應(yīng)當(dāng)指出在第二實(shí)施例中，在第二次放大處理操作中使用的范圍大小被選擇為“4(4×4像素)”。然而，本發(fā)明并不限制于這個(gè)范圍大小，也可以使用更大的范圍大小。例如，在使用大小為3×3像素的域塊圖像的情況下，也可以與該大小組合使用5×5像素大小的范圍塊圖像。
圖11是一個(gè)方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像放大處理單元56的詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該第三實(shí)施例對(duì)應(yīng)于這樣一種方法，即通過根據(jù)將要處理圖像的局部特征改變放大處理方法可以進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。對(duì)于根據(jù)第一個(gè)例子和第二個(gè)例子放大的圖像，存在這樣的情況，即根據(jù)域大小“D”和范圍大小“R”的選擇，被放大圖像可能變得不自然，即平坦圖像部分進(jìn)一步平坦化而變成繪畫色調(diào)；清晰邊沿和模糊邊沿在細(xì)微邊沿集中的雜亂部分相互混合，導(dǎo)致一個(gè)不自然的圖像。因此，通過根據(jù)圖像特征切換放大方法或者通過混合結(jié)果圖像可以生成更自然的圖像。
為此，第三實(shí)施例的圖像放大處理單元56包括第一放大轉(zhuǎn)換單元580和第二放大轉(zhuǎn)換單元582。第一放大轉(zhuǎn)換單元580包括域塊提取單元562、范圍塊提取單元564、放大范圍塊形成單元570和放大圖像獲取單元576。第一放大轉(zhuǎn)換單元580的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例，并通過分形放大法執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作。第二放大轉(zhuǎn)換單元582根據(jù)不同于上述分形放大法的第二放大法執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作。而且，圖像放大處理操作單元56包括一個(gè)塊圖像分析單元563和一個(gè)放大處理方法選擇單元574。塊圖像分析單元563分析在由第一放大轉(zhuǎn)換單元580的域塊提取單元562提取/設(shè)置的所關(guān)心塊圖像中包含的圖像(塊圖像)是否對(duì)應(yīng)于邊沿特性和不同于該邊沿特性的第二特性中的任一個(gè)。放大處理方法選擇單元574從第一放大轉(zhuǎn)換單元580和第二放大轉(zhuǎn)換單元582的輸出中選擇任一個(gè)輸出，即選擇放大處理方法。放大處理方法選擇單元574根據(jù)塊圖像分析單元563的圖像分析結(jié)果選擇第一放大轉(zhuǎn)換單元580的分形放大方法和第二放大轉(zhuǎn)換單元582的第二放大方法中的任一種放大方法，然后，可以由對(duì)應(yīng)于該選定放大方法的一個(gè)放大轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行放大處理操作。因此，可以消除由實(shí)際上并不使用的第一放大轉(zhuǎn)換單元580和第二放大轉(zhuǎn)換單元582中任一個(gè)執(zhí)行自己的放大處理操作所導(dǎo)致的無(wú)用工作。
塊圖像分析單元563分析由域塊提取單元562提取的域塊圖像的特性是否對(duì)應(yīng)于下述任意一個(gè)特性包含一個(gè)較強(qiáng)邊沿的邊沿特性、對(duì)應(yīng)于第二特性第一個(gè)例子的強(qiáng)度較弱邊沿集中部分的雜亂特性(紋理特性)和基本上不包含邊沿并對(duì)應(yīng)于第二特性第二個(gè)例子的平坦特性。對(duì)應(yīng)這個(gè)塊圖像分析單元563，第二放大轉(zhuǎn)換單元582包括雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元582a和平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元582b。雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元582a通過適合于對(duì)應(yīng)于第二放大方法第一個(gè)例子的雜亂特性的方式執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作。平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元582b通過適合于對(duì)應(yīng)于第二放大方法第二個(gè)例子的平坦特性的方式執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作。放大處理方法選擇單元574在塊圖像分析單元563的分析結(jié)果表示域塊圖像特征是雜亂特性時(shí)，選擇雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元582a的輸出，并在塊圖像分析單元563的分析結(jié)果表示塊圖像特征是平坦特性時(shí)，選擇平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元582b的輸出。雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元582a例如根據(jù)適合于雜亂部分的放大處理操作的三階卷積方法執(zhí)行一個(gè)放大處理操作。平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元582b例如根據(jù)適合于平坦部分的放大處理操作的線性內(nèi)插方法執(zhí)行一個(gè)分析處理操作。
圖12是一個(gè)流程圖，用于描述第三實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5所執(zhí)行的處理順序操作。當(dāng)域塊提取單元562設(shè)置所關(guān)心的塊圖像時(shí)(步驟S140)，塊圖像分析單元563分析在所關(guān)心的這個(gè)塊中包含的圖像的特征(步驟S400)。然后，例如，塊圖像分析單元563將所關(guān)心塊圖像的特性分類成邊沿特性、平坦特性和雜亂特性(紋理特性)中的任意一種。例如，存在一個(gè)非常清楚邊沿(高強(qiáng)度邊沿)的所謂“臺(tái)階邊沿”部分，例如面部輪廓部分，被分類成邊沿特性。而且，例如細(xì)微邊沿密集的部分被分類成紋理特性。然后，其余部分被分類成平坦特性。應(yīng)當(dāng)理解隨后將討論分析這個(gè)塊圖像特性的詳細(xì)處理操作。
接著，放大處理方法選擇單元574根據(jù)塊圖像分析單元563的圖像分析結(jié)果確定分析處理操作的方式(步驟S410)。例如，在塊圖像分析單元563的圖像分析結(jié)果表示塊圖像特性是邊沿特性的情況下，放大處理方法選擇單元574控制第一放大轉(zhuǎn)換單元580以執(zhí)行第一放大處理操作或第二放大處理操作(步驟S420)。而且，在塊圖像分析單元563的圖像分析結(jié)果表示塊圖像特性是平坦特性的情況下，放大處理方法選擇單元574控制平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元582b使用線性內(nèi)插方法執(zhí)行放大處理操作，所述線性內(nèi)插方法是一個(gè)輕處理操作，一般不會(huì)導(dǎo)致細(xì)微噪聲(步驟S430)。
而且，在塊圖像分析單元563的圖像分析結(jié)果表示塊圖像的特性是雜亂特性的情況下，放大處理方法選擇單元574控制雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元582a以便例如使用三階卷積方法執(zhí)行放大處理操作(步驟S440)。各個(gè)放大轉(zhuǎn)換單元580、582、584將執(zhí)行相應(yīng)放大處理操作獲得的放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元54中(步驟S450)。隨后，重復(fù)執(zhí)行從步驟S140到S450定義的處理操作，直到已經(jīng)針對(duì)所有的域塊圖像執(zhí)行了上述處理操作(步驟S240)。因此，當(dāng)已經(jīng)針對(duì)所有域塊圖像完成了上述一系列處理操作時(shí)，已經(jīng)根據(jù)域塊圖像中所包含圖像的特征執(zhí)行放大處理操作的放大圖像數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元58中。
圖13用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例在處理順序操作的步驟S400中執(zhí)行的分析塊圖像特性的詳細(xì)處理操作。圖13(A)圖示在圖像分析中使用的掩碼(數(shù)字濾波器)的一個(gè)例子，和圖13(B)是描述這個(gè)處理順序操作的流程圖。
首先，塊圖像分析單元563對(duì)由域塊提取單元562設(shè)置的所關(guān)心塊圖像執(zhí)行一個(gè)邊沿提取處理操作(步驟S402)。在這個(gè)邊沿提取處理操作中，例如針對(duì)一個(gè)原始圖像應(yīng)用圖13(A)所示的邊沿檢測(cè)掩碼(即邊沿檢測(cè)濾波器)，而將所關(guān)心的塊圖像設(shè)置為中心，從而獲得一個(gè)邊沿提取圖像。應(yīng)當(dāng)指出，用于提取一個(gè)邊沿的掩碼并不限制于圖13(A)所示的掩碼例子，還可以使用其它的邊沿提取掩碼，例如拉普拉斯型邊沿檢測(cè)掩碼、Sobel型邊沿提取掩碼和Kirsh型邊沿提取掩碼來實(shí)現(xiàn)。
接著，塊圖像分析單元563根據(jù)邊沿檢測(cè)結(jié)果計(jì)算在域塊圖像中所包含像素值的絕對(duì)和(步驟S404)。然后，塊圖像分析單元536判斷所計(jì)算的絕對(duì)和是否超過預(yù)先設(shè)置的第一閾值“TH1”(步驟S406)。當(dāng)這個(gè)絕對(duì)和并不超過第一閾值“TH1”時(shí)，即當(dāng)這個(gè)絕對(duì)和小于第一閾值TH1時(shí)，塊圖像分析單元563判斷這個(gè)所關(guān)心的塊圖像是平坦部分，即塊圖像的特征是平坦特性(在步驟S406中為“否”，和步驟S408)。
而且，塊圖像分析單元563針對(duì)未判斷為平坦特性的塊圖像計(jì)算在域塊圖像中所包含的像素值的正值/負(fù)值的總反轉(zhuǎn)次數(shù)(在步驟S406中為“是”和步驟S410)。然后，塊圖像分析單元563比較所計(jì)算的反轉(zhuǎn)次數(shù)和預(yù)先設(shè)置的第二閾值“TH2”(步驟S412)。在總反轉(zhuǎn)次數(shù)小于第二閾值“TH2”的情況下，塊圖像判斷單元563判斷這個(gè)所關(guān)心的塊圖像是邊沿部分，即塊圖像的特征對(duì)應(yīng)于邊沿特性(步驟S414)。相反，在總反轉(zhuǎn)次數(shù)大于第二閾值“TH2”的情況下，塊圖像判斷單元563判斷這個(gè)所關(guān)心的塊圖像是紋理部分，即該塊圖像的特征對(duì)應(yīng)于雜亂特性(步驟斯416)。因此，塊圖像分析單元563能夠區(qū)分一個(gè)其邊沿較清楚的部分(例如面部輪廓部分)和另一個(gè)集中細(xì)微邊沿的部分。因?yàn)槭褂眠@樣一種方式，第三實(shí)施例的圖像放大處理單元56可以執(zhí)行放大處理操作，同時(shí)維持原始圖像特征的自然特性和高圖像質(zhì)量。
從上述解釋顯然可以看出，塊圖像分析單元563能夠根據(jù)這個(gè)塊圖像的邊沿強(qiáng)度和復(fù)雜度區(qū)分塊圖像的不同特性。這一功能也可以被用于在第一實(shí)施例中解釋的復(fù)雜度判斷單元569。例如，如果范圍塊圖像包含大量高頻分量，則塊圖像分析單元563可以判斷出這個(gè)范圍塊圖像對(duì)應(yīng)于雜亂部分。
應(yīng)當(dāng)理解在上述描述中使用邊沿檢測(cè)濾波器判斷塊圖像特征。如在第一實(shí)施例中所解釋的，因?yàn)轭愃贫扰袛鄦卧?68獲得域塊圖像的標(biāo)準(zhǔn)偏差，該類似度判斷單元568也可以使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行判斷。即，在標(biāo)準(zhǔn)偏差小于不同于上述第一閾值“TH1”的第一閾值的情況下，類似度判斷單元568可以判斷出所關(guān)心的塊圖像是平坦部分。在標(biāo)準(zhǔn)偏差大于這個(gè)第一閾值的情況下，類似度判斷單元568可以沿著改變方向針對(duì)相鄰像素值計(jì)算其自身像素值的總反轉(zhuǎn)次數(shù)，并且當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)值小于不同于上述第二閾值“TH2”的第二閾值時(shí)，類似度判斷單元568可以判斷出所關(guān)心的塊圖像是邊沿部分。反之，在這個(gè)計(jì)數(shù)值大于第二閾值的情況下，類似度判斷單元568可以判斷出所關(guān)心的塊圖像是雜亂部分。在域塊圖像較小的情況下，類似度判斷單元568可以在將這個(gè)小域塊圖像設(shè)置為中央的同時(shí)根據(jù)大小為3×3像素的塊圖像判斷中央塊圖像的特性。不使用根據(jù)閾值清楚地區(qū)分塊圖像特征(即根據(jù)閾值劃分區(qū)域)的上述判斷操作，也可以例如以下述方式增加放大處理操作組合的變型，即混合使用平坦部分的放大方式和邊沿部分放大方式或雜亂部分放大方式中任一個(gè)的結(jié)果。如上所述，通過執(zhí)行各種不同方式將圖像劃分成平坦部分、邊沿部分或雜亂部分，然后，改變放大處理操作的方式，從而能夠進(jìn)一步改善部分圖像質(zhì)量。
應(yīng)當(dāng)指出這個(gè)第三實(shí)施例的放大方式在技術(shù)觀點(diǎn)上或多或少地類似于在上述日本專利申請(qǐng)公開文本No.HEI-11-331595中所述的方式，即根據(jù)圖像特性切換放大方式或混合使用。然而，在日本專利申請(qǐng)公開文本No.HEI-11-331595中描述的這種常規(guī)方式存在下述缺點(diǎn)。即因?yàn)榇嬖谶@樣的趨勢(shì)，在邊沿部分選擇線性內(nèi)插方法，在該邊沿部分上線性內(nèi)插和分形放大不同，不能再現(xiàn)作為分形放大特征的清晰邊沿，所以邊沿部分變得模糊。相反，根據(jù)第三實(shí)施例的放大方式，因?yàn)橥ㄟ^類似于第一實(shí)施例的方式能夠確保在邊沿部分執(zhí)行放大處理操作，不存在邊沿部分變模糊的問題。
圖14是一個(gè)方框圖，用于表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5的圖像放大處理單元56的詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在第四實(shí)施例中，根據(jù)在原始圖像中包含的塊圖像的邊沿部分的強(qiáng)度和復(fù)雜度改變域塊大小和范圍塊大小中的至少一個(gè)。為此，第四實(shí)施例的圖像放大處理單元56包括一個(gè)圖像分析單元565，用于分析在原始圖像中包含的塊圖像的邊沿分量的強(qiáng)度和復(fù)雜度。該圖像分析單元565可以具有邊沿強(qiáng)度判斷單元和復(fù)雜度判斷單元兩者的功能。邊沿強(qiáng)度判斷單元判斷在原始圖像中包含的邊沿分量的強(qiáng)度。復(fù)雜度判斷單元將原始圖像劃分成多個(gè)具有預(yù)定大小的塊圖像，然后判斷這些劃分后的塊圖像的復(fù)雜度。然后，域塊提取單元562參考由圖像分析單元565判斷的塊圖像的邊沿分量的強(qiáng)度和/或復(fù)雜度設(shè)置第一塊單位的大小。而且，范圍塊提取單元564參考由圖像分析單元565判斷的塊圖像的邊沿分量的強(qiáng)度和/或復(fù)雜度設(shè)置第二塊單位的大小。
關(guān)于圖像分析單元565的復(fù)雜度判斷單元的功能部分，在原始圖像被劃分成分別具有預(yù)定大小的多個(gè)塊圖像時(shí)，針對(duì)這些塊圖像的每個(gè)圖像計(jì)算一個(gè)塊內(nèi)的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后，復(fù)雜度判斷單元根據(jù)該計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差判斷具有預(yù)定大小的塊圖像是否對(duì)應(yīng)于一部分包含一個(gè)邊沿的塊圖像。換句話說，檢查這個(gè)塊圖像是否對(duì)應(yīng)于基本上不包含邊沿的基本上平坦部分的一個(gè)塊圖象。而且，對(duì)于包含一個(gè)邊沿的塊圖象，獲取具有預(yù)定大小的塊圖像的局部連續(xù)特性，然后，復(fù)雜度判斷單元根據(jù)這個(gè)所計(jì)算的局部連續(xù)特性判斷具有預(yù)定大小的塊圖像是否對(duì)應(yīng)于包含一個(gè)較強(qiáng)邊沿的臺(tái)階邊沿部分的圖像，還是對(duì)應(yīng)于包含強(qiáng)度較弱邊沿集中部分的雜亂部分的圖像。
圖15是用于解釋圖像分析單元565操作的示意圖。這個(gè)圖像分析單元565首先設(shè)置缺省域大小“D”和范圍大小“R”，例如D＝4和R＝7。然后，圖像分析單元565(具體而言，復(fù)雜度判斷單元的功能部分)測(cè)量一個(gè)塊圖像每個(gè)域塊的復(fù)雜度。例如，塊圖像分析單元565在下述條件“A”和“B”下測(cè)量塊圖像的復(fù)雜度。條件“A”是在域塊中所包含的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于或等于一個(gè)恒定值，即是否包含其邊沿強(qiáng)度較大的一部分。條件“B”是4×4大小的縮小塊“D’i”和域塊之間的距離(塊間隔距離；即各個(gè)像素值之差的最大值“max|Di-D’i|”)在一個(gè)恒定值內(nèi)。通過以投影方式縮小大小為8×8的包含這個(gè)域塊Di的周圍塊獲得這個(gè)縮小塊D’i。圖像分析單元565可以在條件“A”下切掉所有的邊沿部分，而且可以判斷這個(gè)被切掉的邊沿部分是否對(duì)應(yīng)于雜亂部分或臺(tái)階邊沿部分。在這種情況下，條件“B”用于利用臺(tái)階邊沿部分具有強(qiáng)局部連續(xù)特性和雜亂部分具有弱局部連續(xù)特性。當(dāng)局部連續(xù)特性強(qiáng)時(shí)，即使縮小包含大小為4×4的塊的大小為8×8的周圍塊，也生成類似的圖形。
圖像放大處理單元56根據(jù)圖像分析單元56獲得的判斷結(jié)果執(zhí)行下述處理操作1)臺(tái)階邊沿部分(可滿足條件“A”和“B”)維持D＝4和R＝7執(zhí)行放大處理操作。
2)雜亂部分(僅滿足條件“A”)在將相應(yīng)大小改變成D＝3、R＝4(也可以是D＝2和R＝3)之后執(zhí)行放大處理操作。
3)其它部分，平坦部分(平滑部分)(不滿足條件A)在將相應(yīng)大小改變成D＝2和R＝3之后執(zhí)行放大處理操作。
當(dāng)執(zhí)行這樣一個(gè)處理操作時(shí)，在最好通過比局部連續(xù)特性強(qiáng)的臺(tái)階邊沿部分的塊大小更大的塊大小執(zhí)行放大處理操作的情況下，可以針對(duì)更大的塊圖像執(zhí)行放大處理操作。例如，可以以高圖像質(zhì)量執(zhí)行放大處理操作，同時(shí)使例如模糊現(xiàn)象、邊沿附近的振蕩、鋸齒和塊邊界的塊失真等可視圖像質(zhì)量惡化盡可能少地出現(xiàn)。換句話說，可以以自然方式和對(duì)應(yīng)于原始圖像特性的高圖像質(zhì)量執(zhí)行放大處理操作。
如上所述，可以以這樣的方式執(zhí)行放大處理操作，即將塊圖像劃分成臺(tái)階邊沿部分/雜亂部分/其它部分(劃分成三個(gè)特性部分的塊圖像特性)，并切換域大小D和范圍大小R。另外，也可以使用另一種方法。即，例如，當(dāng)形成在D＝4和R＝7條件下的一個(gè)放大圖像和D＝2和R＝3條件下的另一個(gè)放大圖像時(shí)，可以根據(jù)條件“A”和條件“B”的數(shù)值函數(shù)相互組合這些放大圖像。而且，計(jì)算條件“A”下主塊的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如在第一實(shí)施例中所解釋的，因?yàn)榇擞?jì)算還對(duì)應(yīng)于在類似度判斷單元568中執(zhí)行的一個(gè)處理操作，因此可以使用這個(gè)值。在實(shí)際情況下，雖然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差被預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，最好在提取域塊時(shí)計(jì)算一個(gè)類似度。
當(dāng)執(zhí)行這樣一個(gè)放大處理操作時(shí)，如果在臺(tái)階邊沿部分中，在關(guān)系公式D＜R＜rd(r＝2倍)中考慮在放大范圍塊形成單元570中從“R”到“rD”的“放大處理操作”，那么將放大率從7改變成8。結(jié)果，因?yàn)閮H涉及小線性放大，臺(tái)階邊沿變得清晰。而且，因?yàn)樵贒＝4條件下不能再現(xiàn)雜亂部分中的細(xì)微紋理(即雜亂部分變得模糊)，當(dāng)前條件被改成D＝2和R＝3，從而可以增加雜亂部分的可再現(xiàn)性。盡管可以通過任一條件處理其它部分，但是將條件改成處理速度快的D＝2和R＝3。
應(yīng)當(dāng)說明，對(duì)于條件“A”和條件“B”的強(qiáng)度值，在條件A的強(qiáng)度值變得越高和條件B的強(qiáng)度變得越低的狀態(tài)下邊沿強(qiáng)度變得很高。因此，在這種情況下，當(dāng)邊沿強(qiáng)度高時(shí)，可以在D＝4和R＝7的條件下執(zhí)行放大處理操作，而當(dāng)邊沿強(qiáng)度不太高時(shí)，可以在D＝4和R＝6的條件下執(zhí)行放大處理操作。換句話說，可以通過根據(jù)邊沿強(qiáng)度切換域大小D和范圍大小R來執(zhí)行放大處理操作。
例如，根據(jù)塊圖像的復(fù)雜度和邊沿強(qiáng)度，可以根據(jù)邊沿強(qiáng)度高的部分、邊沿強(qiáng)度低的部分(即區(qū)分邊沿強(qiáng)度不同的部分)、雜亂部分和其它部分來切換域大小D和范圍大小R。當(dāng)執(zhí)行這樣一個(gè)處理操作時(shí)，在最好可以以較大塊大小執(zhí)行塊的處理操作的情況下，當(dāng)塊圖像復(fù)雜并且其邊沿強(qiáng)度高時(shí)，可以通過將塊圖像劃分成較大塊來執(zhí)行放大處理操作。例如，可以以高圖像質(zhì)量執(zhí)行放大處理操作，同時(shí)可視圖像質(zhì)量惡化盡可能少地出現(xiàn)，例如模糊現(xiàn)象、邊沿附近的振蕩、鋸齒和塊邊界的塊失真。換句話說，可以以自然方式和對(duì)應(yīng)于原始圖像特性的高圖像質(zhì)量執(zhí)行放大處理操作。反之，對(duì)于沒有復(fù)雜形狀、邊沿強(qiáng)度弱和在放大處理操作中并不導(dǎo)致圖像惡化問題的塊，因?yàn)橐暂^小塊執(zhí)行放大處理操作，可以將處理速度考慮為頂級(jí)優(yōu)先級(jí)。
還應(yīng)當(dāng)指出，已經(jīng)在第四實(shí)施例中描述的臺(tái)階邊沿部分、雜亂部分和其它(平坦)部分的區(qū)別方式可以被類似地應(yīng)用于上述第三實(shí)施例。在第四實(shí)施例中解釋的條件“A”基本上等同于在第三實(shí)施例中所述的條件。
而且，在第四實(shí)施例的解釋中，根據(jù)條件A和條件B的強(qiáng)度值判斷邊沿部分的強(qiáng)度。判斷邊沿部分強(qiáng)度的方式并不局限于這個(gè)判斷方式，也可以使用其它公知的判斷方式。
圖16是一個(gè)方框圖，用于表示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5的圖像放大處理單元56的詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在第五實(shí)施例中，通過縮小已經(jīng)根據(jù)第一實(shí)施例到第四實(shí)施例的上述放大方法放大的圖像，可以消除放大圖像中生成的噪聲。為此，第五實(shí)施例的圖像放大處理單元56包含放大率改變單元587、域塊提取單元562、范圍塊提取單元564、放大范圍塊形成單元570和放大圖像獲取單元576。這個(gè)放大率改變單元587將預(yù)先指定的放大率改變成比該指定放大率更大的放大率，并將這個(gè)改變后的放大率定義成一設(shè)定放大率。圖像放大處理單元56還包括第一放大轉(zhuǎn)換單元580和圖像縮小單元588。第一放大轉(zhuǎn)換單元580以與第二實(shí)施例類似的方式構(gòu)成，并通過分形放大方法執(zhí)行一個(gè)放大/轉(zhuǎn)換處理操作。圖像縮小單元588縮小第一放大轉(zhuǎn)換單元580所輸出的一個(gè)放大圖像以便以一個(gè)指定放大率生成一個(gè)放大圖像。應(yīng)當(dāng)理解圖16圖示這樣一個(gè)例子，圖像縮小處理單元588安裝有在第二實(shí)施例的圖像放大處理單元56中使用的放大圖像獲取單元576。這個(gè)圖像縮小處理單元588也可以類似地應(yīng)用于第一、第三或第四實(shí)施例。圖像放大處理單元56將圖像縮小處理單元588的輸出作為最終放大圖像輸入給圖像數(shù)據(jù)輸出單元59。
圖像縮小處理單元588例如使用線性內(nèi)插法來縮小一個(gè)圖像。根據(jù)線性內(nèi)插法的圖像縮小操作與參考圖3所述的圖像縮小法相同。具體地說，當(dāng)執(zhí)行這個(gè)圖像縮小操作時(shí)，如果將放大圖像的大小縮小成放大操作之前的原始圖像大小，則可以基本上實(shí)現(xiàn)將“抗混疊技術(shù)”應(yīng)用于原始圖像的效果。而且，因?yàn)橐呀?jīng)根據(jù)第二實(shí)施例的放大方法放大四倍的圖像被縮小1/2，可以消除放大兩倍的圖像的噪聲，這在第一實(shí)施例中已經(jīng)獲得，并可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)質(zhì)量。換句話說，在將預(yù)定大小的圖像臨時(shí)放大成比所需大小更大的放大圖像之后，將這個(gè)更大的圖像縮小到所需大小，從而可以對(duì)邊沿部分執(zhí)行“抗混疊技術(shù)”處理操作。
而且，在諸如JPEG圖像的原始圖像中原本包含噪聲(塊圖像失真和蚊式噪聲等)的情況下，重復(fù)執(zhí)行這對(duì)放大和縮小操作，從而減輕該噪聲。通常，當(dāng)放大一個(gè)JPEG圖像時(shí)，該噪聲可能變得很明顯。根據(jù)第五實(shí)施例的方法，因?yàn)樵谙肼暤那闆r下放大JPEG圖像，可以獲得更高圖像質(zhì)量的圖像。
而且，例如，如圖9的“放大率組合”所示，在用戶指定素?cái)?shù)倍率，例如5倍和7倍的情況下，因?yàn)椴荒苓M(jìn)一步再分這個(gè)指定的倍率值，不能應(yīng)用第二實(shí)施例，其中放大率被分割，并使用分割的放大率執(zhí)行放大處理操作從而改善圖像質(zhì)量。相反，根據(jù)第五實(shí)施例，例如重復(fù)執(zhí)行三次兩倍放大操作從而以8倍放大率放大原始圖像。然后，將放大圖像縮小到所需大小。因此，盡管犧牲了處理速度，與常規(guī)放大方法相比，第五實(shí)施例的放大方法能夠顯著改善圖像質(zhì)量。這一特征不僅可以應(yīng)用于素?cái)?shù)倍率，而且可以應(yīng)用于除2n倍之外的其它倍率(例如6倍)。考慮到圖像質(zhì)量，下述方法是最佳方法。即，在重復(fù)2倍放大操作時(shí)，當(dāng)放大大小變得比所需大小大時(shí)，將這個(gè)放大大小縮小到所需大小。
換句話說，如“能夠?qū)崿F(xiàn)最高圖像質(zhì)量的放大率組合”所表示，當(dāng)組合第二實(shí)施例和第五實(shí)施例時(shí)，用戶指定的放大率“K”被首先改變成最接近于指定放大率“K”的2n倍(K≤2n)，然后重復(fù)n次2倍放大操作。對(duì)于K＜2n，可以將放大率縮小到K/2n，從而等于指定的放大率“K”。在組合第二實(shí)施例和第五實(shí)施例的情況下，存在處理時(shí)間和圖像質(zhì)量之間的折衷關(guān)系。因此，可以根據(jù)處理時(shí)間和圖像質(zhì)量中的任一個(gè)具有頂級(jí)優(yōu)先級(jí)來合理地組合倍率。例如，對(duì)于9至15倍的倍率，能夠?qū)⒁粋€(gè)原始圖像放大四倍的放大處理操作被重復(fù)兩次以獲得16倍。此后，可以將放大的大小縮小到預(yù)定大小。
圖17是一個(gè)方框圖，用于表示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5的圖像放大處理單元56的詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在第六實(shí)施例中，這個(gè)放大方法尤其適用于彩色圖像。也就是說，該第六實(shí)施例的圖像放大處理單元56安裝有準(zhǔn)灰度圖像生成單元59。該準(zhǔn)灰度圖像生成單元59對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)圖像生成單元的例子。根據(jù)對(duì)應(yīng)于用多個(gè)彩色分量表示的彩色圖像的各個(gè)彩色分量的彩色圖像，這個(gè)相應(yīng)圖像生成單元生成一個(gè)對(duì)應(yīng)于一彩色圖像的相應(yīng)圖像。而且，放大圖像獲取單元576包含一個(gè)彩色放大圖像生成單元592。這個(gè)彩色放大圖像生成單元592合成(組合)被放大的每種顏色的圖像。應(yīng)當(dāng)指出盡管圖17表示這樣一個(gè)例子，即準(zhǔn)灰度圖像生成單元590安裝有第一實(shí)施例的圖像放大處理單元56，這個(gè)準(zhǔn)灰度圖像生成單元590可以類似地應(yīng)用于第二至第五實(shí)施例。
在準(zhǔn)灰度圖像生成單元590中，例如以合理選擇的相加比彼此相加表示一個(gè)彩色圖像的各個(gè)彩色數(shù)據(jù)(例如R、G和B彩色數(shù)據(jù))，以便生成一個(gè)準(zhǔn)灰度圖像“Y”，并且是對(duì)應(yīng)于彩色圖像的一個(gè)相應(yīng)圖像的例子。例如，準(zhǔn)灰度圖像生成單元590例如以相同的相加比彼此相加各個(gè)R、G和B彩色數(shù)據(jù)以獲得準(zhǔn)灰度圖像Y(＝R+G+B)。還應(yīng)當(dāng)指出，不僅可以使用相同的相加比，而且可以使用這樣的相加比“0.3R+0.6G+0.1B”生成這個(gè)準(zhǔn)灰度圖像Y以便基本上等于照度分量。
域塊提取單元562提取對(duì)應(yīng)于彩色分量的每個(gè)彩色圖像的域塊圖像。域塊提取單元564以這樣的方式提取每個(gè)彩色圖像的范圍塊圖像，即，從對(duì)應(yīng)于從域塊提取單元562提取的每個(gè)彩色圖像的域塊圖像的一個(gè)圖像部分附近的圖像部分中提取其范圍塊大小對(duì)應(yīng)于一個(gè)范圍塊的對(duì)應(yīng)范圍塊圖像，然后，所提取對(duì)應(yīng)范圍塊圖像的位置被分配給各個(gè)彩色圖像的相應(yīng)位置。
圖18是一個(gè)流程圖，用于描述在第六實(shí)施例的圖像處理設(shè)備5中執(zhí)行的處理順序操作。應(yīng)當(dāng)指出在這個(gè)流程圖中，對(duì)于類似于第一實(shí)施例的、并針對(duì)各個(gè)彩色數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理操作，為第一實(shí)施例中所述的相同步驟號(hào)的最后一個(gè)數(shù)字提供后綴“a”，而對(duì)于為準(zhǔn)灰度圖像執(zhí)行的處理操作，為第一實(shí)施例中所述的相同步驟號(hào)的最后一個(gè)數(shù)字提供后綴“y”。
在確保用于存儲(chǔ)放大圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)并將其初始化之后(步驟S100a)，準(zhǔn)灰度圖像生成單元590根據(jù)合理選擇的相加比彼此相加表示一個(gè)彩色圖像的彩色數(shù)據(jù)R、G和B以生成一個(gè)準(zhǔn)彩色圖像“Y”(步驟S100y)。還應(yīng)當(dāng)指出可以恰在步驟S160之前執(zhí)行這個(gè)準(zhǔn)灰度圖像Y的生成。
類似于第一實(shí)施例的上述步驟S100至S200，圖像放大處理單元56針對(duì)每個(gè)域塊圖像計(jì)算大小為3×3的最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像的位置(步驟S120a至S200y)。該最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像是以最高類似度類似于主塊圖像的一個(gè)相應(yīng)范圍塊圖像。范圍塊提取單元564以下述方式針對(duì)每個(gè)彩色圖像設(shè)置最高類似度范圍塊圖像，即，將由類似度判斷單元568定義的最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像的位置設(shè)置為各個(gè)R、G和B圖像的相應(yīng)位置(步驟S210a)。
接著，放大范圍塊形成單元570使用準(zhǔn)灰度圖像Y針對(duì)每個(gè)R、G和B彩色圖像放大所選擇的大小為3×3的最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像，以便通過使用諸如線性內(nèi)插法和投影法的公知方法形成大小為4×4的最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像(步驟S220a)。隨后，類似于第一實(shí)施例，與重疊處理操作結(jié)合執(zhí)行平均處理操作，以便獲得每個(gè)彩色分量的放大圖像(步驟S240y至S320a)。然后，彩色放大圖像生成單元592合成(組合)每種顏色的放大彩色圖像以生成一個(gè)放大彩色圖像(步驟S330)。
如上所述，第一至第五實(shí)施例尤其適合用作能夠放大灰度圖像的方法。對(duì)于表示一個(gè)彩色圖像的彩色數(shù)據(jù)(例如R、G和B彩色數(shù)據(jù))，也可以形成例如等同于一個(gè)具有256灰度等級(jí)的灰度圖像的每個(gè)彩色圖像。然后，根據(jù)第一至第五實(shí)施例放大處理各個(gè)彩色圖像以生成放大的彩色圖像，并最終相互合成這些放大彩色圖像，從而可以獲得這個(gè)彩色圖像的放大圖像。然而，在使用這種方法的情況下，存在一些邊沿部分上的R、G和B彩色數(shù)據(jù)的邊沿位置被移位的情況。而且，可能生成這些R、G和B彩色數(shù)據(jù)的噪聲或混合彩色數(shù)據(jù)的噪聲。通過在域塊圖像的各個(gè)R、G和B平面上使用相同的范圍塊圖像位置可以減輕這個(gè)問題。
因此，在第六實(shí)施例中，例如針對(duì)通過求和R、G和B信號(hào)生成的一個(gè)R+G+B信號(hào)，以類似于第一實(shí)施例的方式針對(duì)每個(gè)域塊圖像計(jì)算一個(gè)最佳范圍塊圖像(最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像)的位置。此后，在每個(gè)R、G和B中，例如類似于第一實(shí)施例，在位于域塊圖像和最高類似度相應(yīng)范圍塊圖像的相同位置上的各個(gè)R、G和B范圍塊圖像中計(jì)算最小二乘系數(shù)“a”和“b”。然后，各個(gè)彩色圖像被最佳化/近似以獲得一個(gè)放大彩色圖像。換句話說，當(dāng)共同使用準(zhǔn)灰度圖像時(shí)，在確定范圍塊圖像關(guān)于R、G和B的位置之后，針對(duì)各個(gè)彩色分量執(zhí)行放大處理操作。
當(dāng)使用在第六實(shí)施例中解釋的方法時(shí)，在為每種顏色計(jì)算上述最佳范圍塊圖像位置的情況下，基本上不會(huì)產(chǎn)生噪聲。而且，盡管對(duì)于R、G和B彩色數(shù)據(jù)使范圍塊圖像的位置彼此相同，因?yàn)楦鶕?jù)為每個(gè)R、G和B范圍塊圖像最佳化的最小二乘系數(shù)執(zhí)行像素值轉(zhuǎn)換，原始圖像可以被忠實(shí)地維持。而且，在使用第六實(shí)施例的放大方法的情況下，因?yàn)閷ふ覊K圖像所需要的時(shí)間可以被降低1/3，能夠縮短處理時(shí)間。
在上述描述中，已經(jīng)使用了準(zhǔn)灰度圖像“Y”，其中已通過以適當(dāng)?shù)南嗉颖缺舜讼嗉颖硎静噬珗D像的各個(gè)彩色數(shù)據(jù)來獲得該準(zhǔn)灰度圖像。在僅非常接近于所關(guān)心塊圖像的圖像區(qū)域被用作尋找范圍，并且在該尋找范圍內(nèi)不再有大的彩色變化的初始條件下建立這種方法。然而，當(dāng)擴(kuò)大尋找范圍時(shí)，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)一個(gè)彩色變化，存在在放大圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)人工(偽)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，如果根據(jù)彩色空間中的距離判斷類似度，然后根據(jù)該判斷結(jié)果校正準(zhǔn)灰度圖像Y，即使尋找范圍如此，也不會(huì)存在在放大圖像中生成人工圖像的風(fēng)險(xiǎn)。
如上所述，基于圖像連續(xù)特性的假定建立根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的放大處理操作。即，假定類似于域塊圖像的范圍塊圖像在相同方向上出現(xiàn)并非常接近這個(gè)域塊圖像。因此，這個(gè)放大處理操作的技術(shù)思想從廣義上說不同于圖像自相似的常規(guī)分形壓縮方法。而且，用于根據(jù)與域塊圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系排除包含峰值和谷值的范圍塊圖像的、在類似度判斷單元568中執(zhí)行的這樣一個(gè)處理操作可能暗示當(dāng)放大一個(gè)原始圖像時(shí)，在原始圖像中不包含的細(xì)微峰值和細(xì)微谷值不被恢復(fù)。在這一方面，上述處理操作具有與具有無(wú)限細(xì)微細(xì)節(jié)的分形思想不同的技術(shù)思想。
而且，在根據(jù)常規(guī)分形壓縮方法進(jìn)行放大處理操作的情況下，因?yàn)楦鶕?jù)縮小映射的固定點(diǎn)理論重復(fù)地映射一個(gè)圖像以收斂，必須基本上通過-1＜a＜1來定義像素值轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換系數(shù)“a”(對(duì)應(yīng)于縮小比率)。反之，因?yàn)樯鲜鰧?shí)施例的放大處理操作并不使用相應(yīng)的收斂步驟，并不要求這個(gè)條件。如在類似度判斷單元568的類似度判斷操作中所述的，可以在更寬的條件下允許像素值轉(zhuǎn)換參數(shù)。結(jié)果，能夠顯著改善圖像質(zhì)量。
因此，盡管該第一至第五實(shí)施例的上述放大處理方法使用分形概念思想，最終的放大圖像并不屬于分形理論的吸引子定義(attractor definition)，因此，這些放大處理方法可以具有與常規(guī)分形放大方法不同的含義。如上所述，各個(gè)實(shí)施例的放大處理方法可以具有與常規(guī)分形放大方法的概念思想不同的技術(shù)思想。不過，本發(fā)明的這個(gè)放大處理方法的特征在于分形放大方式的概念思想構(gòu)成了它的一個(gè)非常重要的方面，更具體地說，這個(gè)分形概念思想可以顯著地影響邊沿清晰特性的可再現(xiàn)性。
圖19示意性地圖示使用一個(gè)CPU和一個(gè)存儲(chǔ)器以軟件方式構(gòu)建圖像處理設(shè)備5的情況下一個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的例子，即，使用一個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)建這個(gè)圖像處理設(shè)備5。
這個(gè)圖像處理設(shè)備5安裝有CPU 902、ROM(只讀存儲(chǔ)器)904、RAM 906和通信I/F(接口)908。而且，這個(gè)圖像處理設(shè)備5可以安裝有一個(gè)記錄/讀取設(shè)備，用于從諸如硬盤設(shè)備914、軟盤(FD)驅(qū)動(dòng)器916和CD-ROM(光盤ROM)驅(qū)動(dòng)器918記錄/讀取數(shù)據(jù)。硬盤設(shè)備914、FD驅(qū)動(dòng)器916和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器918用于記錄例如使CPU 902執(zhí)行軟件處理操作的程序數(shù)據(jù)。通信接口908可以與諸如互聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
可以使圖像處理設(shè)備5的這種結(jié)構(gòu)類似于在上述實(shí)施例中表示的基本結(jié)構(gòu)和操作。而且，通過諸如CD-ROM 922的記錄介質(zhì)分配用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述處理操作的程序。上述程序也可以不存儲(chǔ)在CD-ROM 922中，而存儲(chǔ)在FD 920中。而且，在使用一個(gè)MO驅(qū)動(dòng)器時(shí)，上述程序可以被存儲(chǔ)在一個(gè)MO中。而且，上述程序可以存儲(chǔ)在其它存儲(chǔ)介質(zhì)中，例如非易失性半導(dǎo)體卡924，例如閃存卡。而且，可以經(jīng)諸如互聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)從另一個(gè)服務(wù)器下載上述程序以獲取或更新。還應(yīng)當(dāng)指出，作為記錄介質(zhì)，也可以使用除了FD 920和CD-ROM 922之外的許多其它存儲(chǔ)介質(zhì)，例如諸如DVD的光記錄介質(zhì)、諸如MD的磁記錄介質(zhì)、諸如PD的光磁記錄介質(zhì)、磁帶介質(zhì)、磁記錄介質(zhì)和諸如IC卡和微型卡的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
作為上述記錄介質(zhì)一個(gè)例子的FD 920和CD-ROM 922可以在其中存儲(chǔ)在各個(gè)實(shí)施例中已經(jīng)描述的由圖像處理設(shè)備5執(zhí)行的處理操作中所包含的部分或所有功能。因此，可以提供在其中已經(jīng)存儲(chǔ)下述程序和相關(guān)程序的記錄介質(zhì)。例如，對(duì)于用于圖像處理設(shè)備5的程序，即在RAM 906中安裝的軟件，類似于在各個(gè)實(shí)施例中表示的圖像處理設(shè)備5，以軟件形式提供各個(gè)功能單元。各個(gè)功能單元被定義為放大率分割單元561、域塊提取單元562、塊圖像分析單元563、范圍塊提取單元564、圖像分析單元565、縮小范圍塊形成單元566、類似度判斷單元568、放大范圍塊形成單元570、放大圖像獲取單元576、塊圖像合成單元578或重疊處理單元586。雖然這個(gè)軟件被實(shí)現(xiàn)為例如一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器程序和一個(gè)顯示器驅(qū)動(dòng)器程序，這個(gè)軟件可以被存儲(chǔ)在諸如CD-ROM和FK的便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)中，或者可以經(jīng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來發(fā)布。
因此，例如，在用一臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成圖像處理設(shè)備5的情況下，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器918從CD-ROM 922讀取數(shù)據(jù)或程序并將所讀取的數(shù)據(jù)或程序提供給CPU902。然后，將軟件從CD-ROM 922安裝到硬盤設(shè)備914。硬盤設(shè)備91在其中存儲(chǔ)從FD驅(qū)動(dòng)器916或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器918讀取的數(shù)據(jù)和/或程序，并在其中存儲(chǔ)通過由CPU 902執(zhí)行程序形成的數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步從其中讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或程序以將所讀取的數(shù)據(jù)/程序提供給CPU 902。在硬盤設(shè)備914中存儲(chǔ)的軟件被讀取到RAM 906，此后由CPU 902來執(zhí)行。例如，CPU 902根據(jù)在對(duì)應(yīng)于一個(gè)記錄介質(zhì)例子的ROM 904和RAM 906中存儲(chǔ)的程序執(zhí)行上述處理操作，以便可以實(shí)現(xiàn)能夠執(zhí)行圖像放大處理操作的功能。
雖然已經(jīng)使用實(shí)施例描述了本發(fā)明，本發(fā)明的技術(shù)范圍和精神并不僅限制于通過上述實(shí)施例描述的發(fā)明范圍。因此，在不脫離本發(fā)明技術(shù)范圍和精神的情況下，可以修改、變化和替換本發(fā)明。而且，上述實(shí)施例不用于限制所要求保護(hù)的發(fā)明，在本發(fā)明的解決方法中并不必需在這些實(shí)施例中所述特征的所有可能組合。
例如，在第一至第五實(shí)施例中，在處理一個(gè)圖像時(shí)有足夠大的存儲(chǔ)容量的情況下，當(dāng)預(yù)先執(zhí)行有關(guān)縮小范圍塊圖像的平均值計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，并預(yù)先執(zhí)行范圍塊圖像的C值計(jì)算時(shí)，將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)表格中。因此，在每次尋找一個(gè)范圍塊圖像時(shí)不再需要這樣的計(jì)算，并可以僅通過參考該表來執(zhí)行圖像處理操作，從而可以縮短總計(jì)算時(shí)間并可以進(jìn)一步提高處理速度。
而且，類似度判斷單元568通過比較縮小范圍塊圖像和域塊圖像判斷類似度。當(dāng)一個(gè)域塊被放大到與一個(gè)范圍塊大小相同時(shí)，類似度判斷單元568也可以通過比較這個(gè)域塊圖像與范圍塊圖像來判斷類似度。
而且，當(dāng)在域塊附近設(shè)置范圍塊時(shí)，在域塊附近預(yù)先提取多個(gè)范圍塊，然后，從多個(gè)范圍塊中選擇與域塊具有較高類似度的范圍塊。也可以使用其它方式在域塊附近設(shè)置范圍塊。例如，在預(yù)先分析一個(gè)圖像的特征時(shí)，可以根據(jù)這個(gè)圖像每個(gè)域塊的特征獲取將被設(shè)置的范圍塊方向。
而且，在第二實(shí)施例中，當(dāng)在第二處理之后執(zhí)行放大處理操作時(shí)，改變域塊和范圍塊的大小(更大)。也可以使各個(gè)塊大小每次都相同。
而且，在第三實(shí)施例中，將域塊圖像的特征劃分成三種不同類型，例如邊沿特性、雜亂特性和平坦特性，然后根據(jù)各種特性執(zhí)行放大處理操作。也可以將域塊圖像的特征劃分成兩種不同類型，即邊沿特性和另一種特性，然后，可以根據(jù)這兩種類型執(zhí)行放大處理操作。也就是說，當(dāng)域塊圖像特征對(duì)應(yīng)于雜亂特性或平坦特性時(shí)，可以執(zhí)行相同的放大處理操作。其原因如下即，在雜亂特性(紋理特性)中，盡管生成振蕩噪聲，這個(gè)循環(huán)噪聲的電平很低并可以被隱藏在紋理特性中，因此并不明顯。反之，如果通過適合于這個(gè)雜亂部分的放大處理操作，例如三階卷積法處理該雜亂部分，則可以將將重點(diǎn)放在處理操作上，并可能對(duì)改善圖像質(zhì)量的貢獻(xiàn)很小。
在各個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)解釋了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中通過使用放大圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行并顯示打印處理操作。然而，本發(fā)明并不限制于此，但是可以被應(yīng)用于用于處理圖像的各種設(shè)備和系統(tǒng)。例如，本發(fā)明思想可以被應(yīng)用于這樣一個(gè)復(fù)印設(shè)備，其中可以組合彩色掃描儀32、圖像處理設(shè)備5和打印引擎70。
如先前詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備，因?yàn)橐苑糯髩K單位放大范圍塊圖像以形成放大圖像，能夠獲得具有較小模糊分量的放大圖像，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分形概念思想的特征，并抑制鋸齒和塊失真的出現(xiàn)。而且，以大于域大小并小于所希望大小的范圍大小提取范圍塊圖像，而且，針對(duì)這個(gè)被提取的范圍塊圖像執(zhí)行放大處理操作。因此，該圖像處理設(shè)備可以避免噪聲狀干擾(托影)和裂片狀像素值滲出的出現(xiàn)。
而且，在范圍塊圖像已經(jīng)被放大之后，根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系再次轉(zhuǎn)換放大后的像素值，可以在單個(gè)處理操作中高速生成一個(gè)可視的放大圖像。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備，在確保與處理時(shí)間的平衡的同時(shí)，通過使用分形概念思想防止了諸如模糊現(xiàn)象、鋸齒和塊失真等圖像惡化的出現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高圖像質(zhì)量的圖像放大處理操作。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，用于放大處理一個(gè)用大量像素表示的原始圖像以獲得一個(gè)放大圖像，該圖像處理設(shè)備包括一個(gè)域塊提取單元，用于以第一塊單位劃分原始圖像以從原始圖像中提取多個(gè)域塊圖像；一個(gè)范圍塊提取單元，用于以第二塊單位從原始圖像中提取一個(gè)范圍塊圖像，該第二塊單位大于第一塊單位，同時(shí)小于以預(yù)先設(shè)置的放大率放大第一塊單位獲得的一個(gè)放大塊單位；一個(gè)放大范圍塊形成單元，用于以這樣的方式形成一個(gè)放大范圍塊圖像，即，由范圍塊提取單元提取的范圍塊圖像被放大成放大塊單位，并且根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換被放大成放大塊單位的圖像的每個(gè)像素值；和一個(gè)放大圖像獲取單元，用于以這樣的方式獲取一個(gè)放大圖像，即，使用由放大范圍塊形成單元所形成的每個(gè)放大范圍塊圖像，以預(yù)先設(shè)置的放大率放大原始圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中范圍塊提取單元從域塊提取單元自原始圖像提取的域塊圖像的附近區(qū)域中提取范圍塊圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像處理設(shè)備，其中范圍塊提取單元提取范圍塊圖像，使得范圍塊圖像中所包含的多個(gè)像素中的至少一個(gè)像素包含在域塊圖像中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)類似度判斷單元，用于判斷由范圍塊提取單元所提取的多個(gè)范圍塊圖像中的每個(gè)圖像與由域塊提取單元所提取的域塊圖像之間的類似度；其中范圍塊提取單元?jiǎng)澐钟捎驂K提取單元所提取的域塊圖像附近的區(qū)域以提取多個(gè)范圍塊圖像；和其中放大范圍塊形成單元通過將所判斷的范圍塊圖像放大成放大塊單位來形成放大范圍塊圖像，其中由類似度判斷單元判斷的該范圍塊和域塊圖像的類似度在多個(gè)范圍塊圖像中是較高的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)縮小范圍塊形成單元，用于將由范圍塊提取單元提取的多個(gè)范圍塊圖像縮小成第一塊單位以形成多個(gè)縮小范圍塊，其中類似度判斷單元使用由縮小范圍塊形成單元形成的多個(gè)縮小范圍塊來判斷類似度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的圖像處理設(shè)備，其中類似度判斷單元根據(jù)主轉(zhuǎn)換式“az+b”執(zhí)行像素值轉(zhuǎn)換，其中符號(hào)“a”和“b”是關(guān)于由縮小范圍塊形成單元所形成的多個(gè)縮小范圍塊圖像中每個(gè)縮小范圍塊圖像的像素值“z”的系數(shù)，并從像素值已經(jīng)被轉(zhuǎn)換的多個(gè)縮小范圍塊圖像中選擇一個(gè)最類似于域塊圖像的縮小范圍塊圖像；和其中放大范圍塊形成單元將作為由類似度判斷單元選擇的縮小范圍塊圖像的原始圖像的范圍塊圖像放大成放大塊單位，并根據(jù)與放大圖像的像素值有關(guān)的主轉(zhuǎn)換式“az+b”執(zhí)行像素值轉(zhuǎn)換以形成放大的范圍塊圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的圖像處理設(shè)備，其中類似度判斷單元使用一個(gè)公式“bp＝dp-a×rp”，其中“bp”是關(guān)于像素位置“p”的主轉(zhuǎn)換式的系數(shù)，“dp”是文件塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值，和“rp”是縮小范圍塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的圖像處理設(shè)備，其中放大范圍塊形成單元使用一個(gè)公式“bp＝dp-a×rp”，其中“bp”是關(guān)于像素位置“p”的主轉(zhuǎn)換式的系數(shù)，“dp”是文件塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值，和“rp”是縮小范圍塊圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)復(fù)雜度判斷單元，用于判斷范圍塊圖像的復(fù)雜度，其中類似度判斷單元參考由復(fù)雜度判斷單元所判斷的范圍塊圖像的復(fù)雜度來判斷類似度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)復(fù)雜度判斷單元，用于判斷范圍塊圖像的復(fù)雜度，其中放大范圍塊形成單元參考由復(fù)雜度判斷單元所判斷的范圍塊圖像的復(fù)雜度來確定放大范圍塊圖像的像素值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中域塊提取單元順序地切換圖像讀取開始位置，并以第一塊單位劃分原始圖像以提取域塊圖像；和其中放大圖像獲取單元包括一個(gè)重疊處理單元，用于獲取通過根據(jù)重疊部分各個(gè)像素的像素值順序地切換圖像讀取開始位置所生成的重疊部分的像素值，該重疊部分是通過順序地切換圖像讀取開始位置獲取的對(duì)應(yīng)于原始圖像的每個(gè)放大圖像的重疊部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)放大率分割單元，用于將預(yù)先指定的放大率分割成比預(yù)先指定的放大率更小的放大率的組合以將每個(gè)所分割的更小放大率確定為預(yù)先設(shè)置的放大率，其中在執(zhí)行放大重復(fù)處理操作過程中順序地應(yīng)用由放大率分割單元分割的每個(gè)放大率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的圖像處理設(shè)備，其中域塊提取單元在每次順序地應(yīng)用由放大率分割單元分割的每個(gè)放大率時(shí)改變第一塊單位的大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的圖像處理設(shè)備，其中范圍塊提取單元在每次順序地應(yīng)用由放大率分割單元分割的每個(gè)放大率時(shí)改變第二塊單位的大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中原始圖像是一個(gè)用多個(gè)彩色分量表示的彩色圖像，該圖像處理設(shè)備還包括一個(gè)相應(yīng)圖像生成單元，用于根據(jù)與表示彩色圖像的各個(gè)彩色分量相對(duì)應(yīng)的彩色圖像來生成對(duì)應(yīng)于該彩色圖像的一個(gè)相應(yīng)圖像，其中域塊提取單元為對(duì)應(yīng)于彩色分量的每個(gè)彩色圖像提取域塊圖像；和其中范圍塊提取單元為由域塊提取單元提取的每種彩色圖像，從由相應(yīng)圖像生成單元所生成的相應(yīng)圖像中的域塊圖像附近的圖像部分中以第二塊單位提取對(duì)應(yīng)于范圍塊的相應(yīng)范圍塊圖像，并將所提取相應(yīng)范圍塊圖像的位置分配給對(duì)應(yīng)于每個(gè)彩色分量的每個(gè)彩色圖像中的相應(yīng)位置以提取每種彩色圖像的范圍塊圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括第一放大轉(zhuǎn)換單元，包括域塊提取單元、范圍塊提取單元、放大范圍塊形成單元和放大圖像獲取單元，該第一放大轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)第一放大方法執(zhí)行放大轉(zhuǎn)換處理操作；第二放大轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)與第一放大方法不同的第二放大方法執(zhí)行放大轉(zhuǎn)換處理操作；一個(gè)塊圖像分析單元，用于分析由域塊提取單元所提取的域塊圖像的特征；和一個(gè)放大處理方法選擇單元，用于根據(jù)塊圖像分析單元所分析的圖像分析結(jié)果選擇第一放大轉(zhuǎn)換單元和第二放大轉(zhuǎn)換單元的輸出之一。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的圖像處理設(shè)備，其中塊圖像分析單元分析由域塊提取單元所提取的域塊圖像具有邊沿特性還是具有不同于邊沿特性的第二特性，作為域塊圖像的一個(gè)特征；其中放大處理方法選擇單元在塊圖像分析單元的分析結(jié)果代表對(duì)應(yīng)于邊沿特性的域塊圖像特征時(shí)選擇第一邊沿轉(zhuǎn)換單元的輸出；和其中放大處理方法選擇單元在塊圖像分析單元的分析結(jié)果代表對(duì)應(yīng)于第二特性的塊圖像特征時(shí)選擇第二放大轉(zhuǎn)換單元的輸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中塊圖像分析單元分析從域塊提取單元提取的域塊圖像具有下述哪種特性包含強(qiáng)度較強(qiáng)邊沿的邊沿特性、包含強(qiáng)度較弱邊沿集中部分并且是第二特性第一個(gè)例子的雜亂特性、或者基本上不包含邊沿并且是第二特性第二個(gè)例子的平坦特性；其中第二放大轉(zhuǎn)換單元包括雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)一種適合于作為第二放大方法第一個(gè)例子的雜亂特性的方式執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作；和平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)一種適合于作為第二放大方法第二個(gè)例子的平坦特性的方式執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換處理操作；其中當(dāng)塊圖像分析單元的分析結(jié)果表示對(duì)應(yīng)于雜亂特性的域塊圖像特征時(shí)，放大處理方法選擇單元選擇雜亂特性放大轉(zhuǎn)換單元的輸出；和其中當(dāng)塊圖像分析單元的分析結(jié)果表示對(duì)應(yīng)于平坦特性的塊圖像特征時(shí)，放大處理方法選擇單元選擇平坦特性放大轉(zhuǎn)換單元的輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)邊沿強(qiáng)度判斷單元，用于判斷在原始圖像中所包含的一個(gè)邊沿分量的強(qiáng)度，其中域塊提取單元參考由邊沿強(qiáng)度判斷單元所判斷的邊沿分量的強(qiáng)度來設(shè)置第一塊單位的大小。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)邊沿強(qiáng)度判斷單元，用于判斷在原始圖像中所包含的一個(gè)邊沿分量的強(qiáng)度，其中范圍塊提取單元參考由邊沿強(qiáng)度判斷單元所判斷的邊沿分量的強(qiáng)度來設(shè)置第二塊單位的大小。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)復(fù)雜度判斷單元，用于將原始圖像劃分成每個(gè)具有預(yù)定大小的塊圖像，并用于判斷所劃分塊圖像的復(fù)雜度；其中域塊提取單元參考由復(fù)雜度判斷單元判斷的復(fù)雜度來設(shè)置第一塊單位的大小。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)復(fù)雜度判斷單元，用于將原始圖像劃分成每個(gè)具有預(yù)定大小的塊圖像，并用于判斷所劃分塊圖像的復(fù)雜度；其中范圍塊提取單元參考由復(fù)雜度判斷單元判斷的復(fù)雜度來設(shè)置第二塊單位的大小。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的圖像處理設(shè)備，其中復(fù)雜度判斷單元計(jì)算具有預(yù)定大小的塊圖像的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差；和其中復(fù)雜度判斷單元根據(jù)所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差來判斷具有預(yù)定大小的塊圖像是對(duì)應(yīng)于一個(gè)包含一個(gè)邊沿的部分的塊圖像還是一個(gè)基本上不包含邊沿的部分的塊圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的圖像處理設(shè)備，其中復(fù)雜度判斷單元獲取具有預(yù)定大小的塊圖像的局部連續(xù)特性；和其中復(fù)雜度判斷單元判斷包含邊沿的部分的塊圖像是對(duì)應(yīng)于一個(gè)包含一強(qiáng)度較強(qiáng)邊沿的臺(tái)階邊沿部分的圖像還是一個(gè)包含一強(qiáng)度較弱邊沿集中的部分的雜亂部分的圖像。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括一個(gè)放大率改變單元，用于將預(yù)先指定的放大率改變成大于預(yù)先指定放大率的一個(gè)放大率；一個(gè)放大率轉(zhuǎn)換單元，包括域塊提取單元、范圍塊提取單元、放大范圍塊形成單元和放大圖像獲取單元，該放大轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)一個(gè)分形放大方法執(zhí)行一個(gè)放大轉(zhuǎn)換操作；和一個(gè)圖像縮小單元，用于縮小由放大轉(zhuǎn)換單元輸出的放大圖像以生成一個(gè)用指定放大率放大的放大圖像。
26.一種用于放大處理一個(gè)用大量像素表示的原始圖像以獲得一個(gè)放大圖像的程序，該程序使計(jì)算機(jī)包括一個(gè)域塊提取單元，用于以第一塊單位劃分原始圖像以從原始圖像中提取多個(gè)域塊圖像；一個(gè)范圍塊提取單元，用于以第二塊單位從原始圖像中提取一個(gè)范圍塊圖像，該第二塊單位大于第一塊單位，同時(shí)小于以預(yù)先設(shè)置的放大率放大第一塊單位獲得的一個(gè)放大塊單位；一個(gè)放大范圍塊形成單元，用于以這樣的方式形成一個(gè)放大范圍塊圖像，即，由范圍塊提取單元提取的范圍塊圖像被放大成放大塊單位，并且根據(jù)域塊圖像和范圍塊圖像之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換被放大成放大塊單位的圖像的每個(gè)像素值；和一個(gè)放大圖像獲取單元，用于以這樣的方式獲取一個(gè)放大圖像，即，使用由放大范圍塊形成單元所形成的每個(gè)放大范圍塊圖像，以預(yù)先設(shè)置的放大率放大原始圖像。
全文摘要
一個(gè)域塊提取單元從一個(gè)原始圖像提取一個(gè)域塊圖像。一個(gè)范圍塊提取單元從該域塊圖像附近的區(qū)域提取一個(gè)范圍塊圖像。該范圍塊圖像的大小比域塊大并比放大塊小。一個(gè)縮小范圍塊形成單元將范圍塊圖像縮小到域大小以生成一個(gè)縮小范圍塊圖像。一個(gè)類似度判斷單元比較縮小范圍塊圖像與域塊圖像以選擇最高類似度的范圍塊圖像。一個(gè)放大范圍塊形成單元通過將最高類似度范圍塊圖像的大小放大到其放大大小來形成一個(gè)放大范圍塊圖像。一個(gè)放大圖像獲取單元使用各個(gè)放大范圍塊圖像生成一個(gè)原始圖像的放大圖像。
文檔編號(hào)G06T3/40GK1417745SQ0214932
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者石坂敢也, 長(zhǎng)尾隆 申請(qǐng)人:富士施樂株式會(huì)社