[发明专利]图像采样格式转换的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像采样格式转换领域，尤其涉及一种交叉色度采样位置的4:2:2采样格式图像转换为4:4:4采样格式图像的系统及方法。 

背景技术

在视频和图像处理中，根据人眼的视觉特性，将图像表示成亮度信息和色度信息。亮度和色度信息的表示方法有很多，通常使用Y表示图像像素的亮度分量，U和V表示图像的色度分量。在图像数据的存储和传输过程中，为了降低数据量，常常保留全部亮度信息，保留部分像素的部分色度信息，即降低图像色度的分辨率，显示图像时再利用已有的色度数据插值恢复出完整的色度信息。虽然这样损失了颜色信息，但由于人眼对色度信息并不敏感，因此图像显示效果一般不会受到严重的影响。主要的YUV采样格式有4:4:4、4:2:2、4:1:1、4:2:0等。 

如图2a所示，4:4:4采样格式可以保持完整的图像数据，每个像素点均对应一个亮度分量Y，两个色度分量U和V，在亮度和色度分量上都保持原分辨率。在图像显示时，一般要先将各采样格式的图像数据恢复成完整的4:4:4采样格式，再转换为RGB分量输出给显示设备。 

4:2:2采样格式每个像素点对应一个亮度分量Y，但在水平方向上(一行以内)每两个像素点才对应一个色度分量U和一个色度分量V，这相当于水平方向的色度分辨率只有原来的一半，大大降低了图像的数据量。4:2:2采样格式在各种图像视频压缩和传输标准中被广泛的使用。 

和4:2:2采样格式相比，4:1:1采样格式进一步降低了水平方向上的分辨率，一行内4个像素点共用一组色度分量U和V，其抽样方法与4:2:2采样格式类似。 

4:2:0采样格式不仅在水平方向上降低了分辨率，同时在垂直方向上也是两个像素共享一组色度，虽然和4:1:1采样格式的数据量相同，但由于对垂直方向上的降采样大大增加了处理的难度，这是由于视频信号有隔行和逐行两种，对应了不同的处理方法。 

4:2:2采样格式在不同的标准中有不同的规定，图2b、图2c和图2d分别是3种不同的4:2:2采样格式，本发明针对的是图2c描述的4:2:2采样格式转为4:4:4采样格式的方法，和图2b、图2d的4:2:2采样格式不同，图2c描述的4:2:2采样格式的色度分量U和色度分量V数据采样不在相同的点上，而是相互间隔开来。现有技术中一般采用复制方法或插值方法将图2c中4:2:2采样格式恢复成4:4:4采样格式。 

如果采用插值方法将图2c中4:2:2采样格式恢复成4:4:4采样格式，如图3c所示，直接使用插值方法将4:2:2采样格式恢复成4:4:4采样格式可能存在颜色边界串色的问题，分属两个颜色的U色度分量和V色度分量分别加权组合，而各像素点的另外一个色度却因为是已有数据而不会发生变化，这就使颜色不是均匀过渡，而是出现不协调的变色。 

如果采用复制方法将图2c中4:2:2采样格式恢复成4:4:4采样格式，如图3b所示，分属两个颜色的色度分量U和色度分量V分别组合，而各像素点的另外一个色度却因为是已有数据而不会发生变化，这就使颜色不是均匀过渡，而是出现不协调的变色，出现串色的情况。 

发明内容

本发明针对如图2c所述4:2:2采样格式的特点，提出了一种利用已知信息判断像素相关程度，并以此为依据将其恢复成4:4:4采样格式的系统及方法。 

图像采样格式转换的方法，用于将色度交叉采样的4:2:2采样格式图像数据，转换为4:4:4采样格式图像数据，该方法包括如下步骤： 

步骤一、对输入数据流进行分流，将数据流分为独立的亮度分量Y、色度分量Ce和Cn； 

步骤二、对分流后的亮度分量Y和色度分量Ce分别与各自相邻分量进行差值运算； 

步骤三、对差值运算结果进行计算，经判断生成权值a_left和a_right； 

步骤四、根据步骤一分流出的色度分量Cn和步骤三得出的权值进行加权求和，得到当前点缺失的色度值； 

步骤五、将当前像素点完整的亮度、色度信息YUV格式的顺序输出。