[發明專利]基于梯度域變換的卡通圖像及視頻上采樣方法

無效

• 申請號: 201010199109.4
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101888557A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 沈建冰;顏星
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04N7/46
• 分類號: H04N7/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于圖像和視頻處理領域，具體涉及一種基于梯度域變換的圖像和視頻上采樣方法，尤其適于處理卡通圖像及視頻。

背景技術

圖像和視頻上采樣技術(以下簡稱上采樣技術)類似圖像和視頻的超分辨率技術，是期望將低分辨率的圖像和視頻放大，并保持邊緣清晰，沒有鋸齒等現象，已達到改善視覺效果之目的。上采樣技術被廣泛的應用于視頻通信、對象識別、高清電視、圖像壓縮和傳輸等領域。

目前商業軟件中所使用的上采樣方法主要是插值算法，常用的有最近鄰插值、雙線性插值、雙三次插值等方法。這些方法的特點是可以實時處理且容易實現，但是經過上采樣之后的圖像的高頻成分不能完全保留，表現為邊緣比較模糊，并且有一定鋸齒(馬賽克)現象，影響視覺效果。

文獻中的超分辨率技術通?？梢苑譃槿悾?/p>

1、基于圖像序列的方法，通常是使用同一個場景的多幅圖像來重建場景的超分辨率圖像。其缺點是不便于使用，而且放大的倍數通常被限制在2左右，無法獲得更高分辨率的圖像。

2、基于樣本的超分辨率方法，其基本思想是構建兩個關聯的數據集，一個是低分辨率的，另外一個是高分辨率的，根據這兩個數據集訓練高低分辨率圖像對之間的對應關系，并由此估計輸入的低分辨率圖像所對應的高分辨率圖像。其缺點是計算較為復雜，且重建結果與訓練集有關，所恢復出的細節也是虛假的，只是從視覺上改善了圖像的效果。

3、邊緣銳化的方法，其基本思想是恢復圖像的高頻成分，也就是期望模糊的邊緣變得清晰，從而改善視覺效果。

本發明提出的方法屬于上面所述的第三類方法，針對卡通圖像，即線條明顯、紋理單一、局部色彩相似、細節較少的圖像。

發明內容

本發明公開了一種通過對低分辨率圖像/視頻幀的梯度進行變換，將變換后的梯度作為約束重建高分辨率圖像/視頻幀的圖像及視頻上采樣方法。本發明的核心在于提出了一種新的快速的梯度域變換算法，并使用能量優化的方法重建高分辨率的圖像，使得圖像和視頻中模糊的邊緣變得清晰，從而改善圖像和視頻的視覺效果。

基于梯度域變換的卡通圖像及視頻上采樣方法，包括以下步驟：

步驟1：對于輸入的視頻中的每一幀圖像I_l，根據指定的放大倍數進行圖像放大；

若圖像I_l為灰度圖像，則放大后得到初始圖像

若圖像I_l為彩色圖像，則將放大后的圖像由RGB色彩空間轉換到YCbCr色彩空間，并取Y通道為初始圖像且保存Cb通道和Cr通道的數據；

步驟2：對步驟1獲得的每一幀圖像對應的進行梯度域變換：

(1)求的梯度及該梯度的模并對進行歸一化；

(2)求的拉普拉斯梯度并對進行歸一化；

(3)按照下式求取G^T：

G^T(x,y)=Glu-|▿2Ilu|---(1)]]>

其中為拉普拉斯算子，(x，y)是像素點坐標；

(4)對G^T進行歸一化，然后按照下式獲得梯度域變換后的梯度