[发明专利]一种实现视频图像非线性缩放的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频图像处理系统及方法，特别的涉及一种对视频图像进行缩放处理的方法及系统。

背景技术

图像缩放是视频或图像显示系统中常用的一种技术，由于显示设备的分辨率和输入原图像的分辨率不同，因此需要对原始图像放大或者缩小来适应输出显示设备。当图像的长宽按等比例缩放时，效果是最好的，比如把640×480分辨率的图像放大到1024×768，图像长宽等比例放大1.6倍。但是常常出现显示设备的长宽比例与输入图像长宽比例不同的情况，比如目前电影屏幕和许多大屏电视采用16:9的显示格式，而传统的电脑或者电视图像为4:3的格式，当要把4:3的图像放到16:9的显示设备上满屏显示时，由于不能长宽等比例缩放，就会出现图像景物被上下压扁的感觉，影响观看舒适度，如图1a所示。

目前解决该问题的方法一般式给图像水平补黑边或水平非线性缩放。补黑边效果如图1b所示，图像不能满屏；非线性缩放比较适合满屏显示，如图1c所示。在图像的边缘部分采用比较大的放大比例，而在图像的中央区域采用比较小的放大比例，由于图像的主体一般位于中间部分，因此用非线性缩放观看图像的时候，不至于有太大的不舒适感。

相反的，将16:9的图像显示在4:3的显示设备上，也需要用到非线性缩放技术。

现有的技术方案中将图像分成3个区域，分别是中间/左/右区域，对每一区域采用不同的二次曲线来控制图像的缩放比例，如图2。以4:3的图像放大到16:9为例，设输入图像分辨率为H_in×V_in，显示设备分辨率为H_out×V_out，则水平方向上需要放大的倍数为：

H_ratio＝H_out/H_in        (1)

假设原图中间区域长度为c_len，该区域放大倍数为c_ratio，则c_ratio应该小于H_ratio，同样，假设原图左右区域的长度均为s_leh，放大倍数为s_ratio，s_ratio应该大于H_ratio。整幅图像的放大比例为一个二次曲线，使得从中间到两侧是平滑过渡。该方法虽能达到非线性缩放的效果，但实现较复杂，而且在块与块交接处，需要二次曲线能无缝连接，不易于控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现图像的非线性缩放，实现图像各个区域缩放的平滑过渡。为解决上述技术问题，本发明提出了一种采用余弦函数来实现非线性缩放的系统，该系统包括余弦函数产生器、步长计算模块、步长累加器、插值器，其中输入余弦函数幅度值至余弦函数产生器，得到的输出和线性步长一起输入至步长计算单元，得到非线性步长，非线性步长输入至步长累加器，得到插值点位置信息输入至插值器，原像素点也输入至插值器，根据选择的插值算法输出插值得到的像素点值。

所述插值器中选择的插值算法可为所有以步长确定插值点的插值算法中的任意一种。

本发明还提出了一种采用所述非线性缩放系统实现的非线性缩放的方法，该方法包括如下步骤：

步骤S401：根据输入的线性步长和余弦幅度，通过余弦函数产生器生成余弦函数；

步骤S402：在步长计算单元中，将得到的余弦函数叠加至线性步长，得到非线性步长；

步骤S403：在步长累加器中，将非线性步长进行累加，得到各个插值点对应原始像素点的位置；

步骤S404：根据插值算法和插值点位置信息得到插值系数和参与插值的原始像素点，进行插值计算，得到插值点对应的像素值输出。

所述步骤S401中产生的余弦函数为：

C(m)＝Acos(2π·m/M)，

其中，A为余弦幅度，M为输出点数，m为当前待插值点，且m的取值范围为0至M-1的自然数。

所述非线性步长的计算公式为：

NLP＝Acos(2π·m/M)+LP，

其中，NLP为非线性步长，LP为线性步长。

所述的线性步长LP的计算方法为当采用线性缩放时，插值点之间的步长。

所述余弦幅度A可通过寄存器配置，且可配置的大小范围为：负的线性步长至正的线性步长。

所述步骤S403中各个插值点的具体得到方法为非线性步长每累加一次，得到一个插值点。

步骤S404中所述插值算法可为所有以步长确定插值点的插值算法中的任意一种。

本发明的有益效果表现在：本发明利用余弦曲线的特点，拟合非线性缩放的曲线，很好地实现了图像的非线性缩放，使缩放的各个区域过渡平滑，且实现的方法较简单，适用于各种图像缩放算法，如线性插值方法、立方插值方法等。

附图说明