TWI223781B

TWI223781B - Scaling method by using dual point slope control

Info

Publication number: TWI223781B
Application number: TW092101093A
Authority: TW
Inventors: Kun-Nan Cheng
Original assignee: Mstar Semiconductor Inc
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-11-11
Also published as: US20030187891A1; TW200305110A

Description

1223781 _案號92101093__年月日铬正五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】本發明係有關於於資料縮放（sea 1 i ng)方法，特別是有關於放大、縮小諸如圖像、影像、視頻或音頻等各類資料形式的方法，得以在諸如物件移動追蹤分析、資料分析、物件二維形狀與三維表面處理等之多邊型曲線適應性 (polygon curve fitting)上獲致應用。二、【先前技術】就圖像、影像、視頻或音頻等資料處理技術而言，縮放處理（seal ing)係做為擴張或縮小取樣解析度之用。尤其，就具有固定解析度之數位顯示裝置而言，各式來源影像袼式必須經過適當的縮放處理，以適應數位顯示器之解度。例如·具有XG A模式（1 0 24 X 768既定解析度）之顯示面板，來源影像可以是源自電腦、視訊解碼器（vide〇 decoder)、甚或其他具有各類輸入解析度者。假若輸入來源影像為VGA模式（64〇x 480解析度），故具有較XGA模式低之解析度，若來源影像要能顯示在XGA面板上，則必…、 Ξ =n像予以放大。另一方面’若輸入來源影像為SX: 模式（ 1 280 χ 1 024解析度），則具有較XGA模式為高之解析度’因此’若要能將來源影像顯示在XGA面板上， J =影像予以縮小。對於諸如液晶顯示器之數位顯示 ^置而吕，影像重新調整尺寸係屬相當重要的功能，已知 inear、Cubic、B_SpUne，BesUr 等習知方法， ^放目的提供不錯的濾除效果。 .、、、

1223781

B i 1 i n e a r方法县吳a、丄a 丄 (interpolation)者，因^ = '做為内插處理簡單、快速、低成本等優j =\用雨個參考點，故具有方法；H _，R1 % + i 4優點。因此，與其他高階内插處理万法相較，因所需計算盥方法之成本極低。铁而m〜故實現βίΗ_Γ ,, “、、而，因内插效果之缺乏敏銳度 (sharpness)，故根摅 r Ί· ι · 士、丄 ^ M ^ . lnear方法所產生之輸出結果較為模糊，而不適於做兔令今备彻咖杯机 * & /文為文子影像。至於影像品質敏銳度係點之適應（fit心）曲線有關，Bilinear方法利用平均做為内插結果，若以雨個鄭近像素點Λ、B為例，内插點C位於A點和B點（A點和B點間距離定義為一）之間，a 點至c點間之距離等於D，而根據Bi丨inear方法所產生之内插結果為： C = A(1-D) + BD Eq· 1

Cubic和B-Spine方法是應用在對於縮放效果要求較高之高品質系統中’以提供較佳的縮放品質，卻也因為計算與儲存的需求較多，需付出較高的成本。通常，Cubic方法需要利用四個參考點f ( — i)、f ( 〇 )、f ( i f ( 2 )，使用 Hermi te法之Cubic曲線具有一起始點pi、一終止點？2、一起始點正切向量R1、以及一終止點正切向量R 2，則公式如下： f (x)= (2x3-3x2 + l )Pl + (-2x3 + 3x2)P2 + (x3-2x2+x)Rl + (x3-x2)R2 Eq. 2 =(2Pl-2P2+Rl+R2)xH(-3Pl+3P2-2Rl-R2)x2 +Rlx+Pl Eq. 3

1223781 _tm 92101093_年月曰攸 τ ...... _ ............. ΤΓ 五、發明說明（3) ------ 其中，Pl=f(0); P2-f(l); R1:G1(P2-P〇)/2=Gl[f(l)-f(-1)]/2 ;以及 R2=G2(P3-P1)/2=G2[f(2)-f(〇)]/2 。 G1和G2是增益因數，係與縮放結果之敏銳度成正比。總觀上述兩種習知方法，Bi 1 inear方法可說是較容易實現者，唯，内插結果僅決定於兩個參考點的值，當在某些區域數值差異甚大時，會造成極大的失真。至於Cubic和^ Spline方法所需參考點較多，實現上較為複雜，所需成本亦較高，所需的計算也相對地繁複許多。三、【發明内容】因此，本發明之一目的，在於提供一種雙點斜率控制 (dual point slope control，下文簡以 DPSC 稱之）縮放方法及其裝置’係以二次方程式獲致放大或縮小之目的。此 DPSC縮放方法所獲致之品質足與Cubic或B-Spl ine方法者匹敵’又可將成本維持與Biiinear方法相當之程度。為獲致上述目地，本發明可藉由提供一種縮放方法來完成。根據本發明方法，係用以將來源資料縮放處理成目的資料’兩個參考資料| (〇)和f(1)，以二次方程式f (χ) =、axHbx + c描述該等參考資料f (〇)和以”間之該目的資料。首先，設定一斜率因數D=[f (1)_f (〇)]和一增益因數G，令 f’（〇)和f’（1)中之一者等於乘積值DG。接著，加上f(〇) 與之限定’解出f(x)之a、b、c之值，並以f(x)描述 0$χ<1耗圍之該目的資料。

1223781

二下文特舉若干較佳實施例，並配合所附圖示，做评細說明如下：顧屆2讓本發明之上述和其他目^、特徵、和優點能更明四、【實施方式】第一圖係顯示根據本發明之DPSC縮放方法而得之曲务、。曲線1 0 0代表根據本發明方法所獲致之曲線，標號i 〇 i 代表A點處所具有之斜率值，而A、B、c點代表來源參考點。茲定義： f (x) = ax2 + bx + c Eq· 4 f (x)=2ax+b Eq 5 已知兩個參考點f ( 〇 )和f (丨）為來源影像取樣點，為適應出f(〇)和f(l)間之曲線。若干參數茲定義如下： D (起始點或終止點斜率因數）=f 1 ) 一士（〇 )] G是增益因數，G-0 因此斜率值定義為D與G之乘積DG。因此， f (0)=b=DG Eq.6 f (〇) = c Eq.7 f (1 )=a + b + c Eq. 8 因此，根據Eq. 6、Eq.7、Eq.8，可得〇gx<1範圍内之f(x) f(x)=[f(l)-f(0)-DG]x2+DGx+f(〇) Eq. 9 假若將Eq. 6之起始狀況做更動，則 Γ (l)=2a+b=DG Eq.6a 根據Eq.6a、Eq.7、Eq.8，可得〇gx<Ui 圍内之f(x)為

第10頁 1223781

f(x) = (f(0)+DG-f(l))xH[2f (1) —2f(〇)—DG]x+f(〇)

Eq· 9a 然而’ Eq· 9所列f (x)較為簡單，故為較佳選擇。根據本發明之DPSC縮放方法具有低成本、簡單等優點，與高階内插方法相較，僅有相當小的品質損失。再者，本發明方法僅需利用兩個參考點f(〇)和f〇)，即便可以獲致較Bilinea方法者敏銳的影像品質，尤其當儲存係屬有限時，本發明方法更具優勢。例如，在許多應用中-i垂直縮放處理必須將所需的影像取樣資料儲存於線緩衝裔内，而本發明方法僅需提供雨個取樣資料，做為放大、縮小處理之用，故僅需設置兩條線緩衝器即可。另外，增益因數G會影響影像品質，故G = 〇、〇<G<1、1<G<4是較佳的選擇，通常，G关1。第一圖所不為根據本發明方法採不同增益因數值所獲致之曲線不意圖。根據本發明，曲線2 〇 j在f ( 〇 )處具有斜率2 0 0、曲線2 0 3在f(〇)處具有斜率2〇2、曲線2〇5在f(〇)處，有斜率204。曲線2〇〇之增益因數G設為零，曲線2〇2之增益因數G小於一，曲線204之增益因數g大於一。由第二圖曰知，雖然此等曲線均連接|(〇)和f〇)，卻具有相當差異之曲線形狀，其間差異在於增益因數G的不同。根據本發明，增益因數G可以大於等於一，卻不等於一，而 (1)-f(0)]G，係就〇 $x<1範圍而言。第二圖係顯示根據本發明方法在縮放因數為〇 · 7 5之示意圖。標號300代表根據DPSC縮放方法所產生之適應曲

第11頁 1223781

五、發明說明（6) 線’標號3 0 1代表習知根據B i 1 i n e a r方法者，以兹比較。XS 3 Ο 2是來源資料位置，XD 3 Ο 3代表目標資料位置。為獲致放大縮小之目的，XS表示取樣資料D〇、D1、D2、 D3、…、DM，其中，x = 0、1、2、3、…、Μ 等等。一縮放因數產生器產生縮放位置XD，縮放位置係根據輸入解析度除以輸出解析度而得，本例是以〇 · 75為例。縮放因數<1表示放大，縮放因數>1代表縮小。則對於χ = Ν與 x = N + l之間的内插點X : 一給定f (0)=DN f(1)=D(N+1) x = 〇 …1 (整數N 已移除），適用DG，其中G g 0，G # 1。因此， DG=[f(1)-f(〇) ]g 若將 f，（0)=DG，則 f(x) = 2[f(l)-f(0)—DG]x2 + (DG)x + f (〇)。若將 Γ ⑴=DG，則 f(x) = (f(0) + DG — f⑴）x2 + [2f ⑴ 2f(0)-DG]x + f(0)。而本發明之Dpsc縮放方法對於處理圖第四圖係顯不根據本發明方法應用於二 L2T4°0經產生後，用以代表參考點所圍燒之/ 本發明丄H標號401代表起始點之斜率值dg。故，方法與高階Cubie或B —SPline方法相乂，/、有低成本與高效能的優點，並將起始點斜率與終止視頻或音頻等資料均可適用，•可應用在多邊型曲線適應應用領域，諸如物件移動追蹤分析、遭析、物件二維形狀與三維表面處理等。刀 1223781 修正日 -iS__921〇l〇93_^ 月五、發明說明（7) :::J定義為相同DG值，故縮放品質得以調整控制。至方、ί ΐ f ;與儲存需求較Cubic或B — SPHne方法簡單（DPSC 個失者二f兩個參考點，CubiC或B-Spl ine方法卻需要四法再者，與Bilinear*法相較，本發明dpsc方 #艇式二#較為敏銳之影像品質。因此，在圖像、影像、蹤m等各類資料形式縮放處理，或者是物件移動追邊二I始i枓分析、物件二維形狀與三維表面處理等之多當優異。k應性（p〇iyg〇n curve f iuing)之應用上，相裝置本：：：方法若以電路或系統實現時’會包含-起始 ‘妝5'以及一縮放處理裝置，分別用以處理起 "' 程式、以及對來源資料做縮放處理。基本應為熟本發明之DPsc縮放方法之硬體實現方式’ ^此技藝之人士所可明瞭。韌體、另九’/發明之Dpsc方法可以任何硬體、軟體一或°亥4之組合形式實現之。雖然本發明已以矣：+ # & 用以限定本發明，任何孰=實^列揭露如上’然其並非精神和範圍内，當可做^=技藝者，在不脫離本發明之圍當視後附之申請專利飾’目此本發明之保護範兮π摩已圍所界定者為準。

第13頁 1223781 案號 92101093 圖式簡單說明五圖示簡單說明第一圖所示為根據本發明利用雙點斜縮放方法所產生之曲線示意圖；役fUUOL)之之示之示意第二圖所不為根據本發明方法採不同斜率曲線示意圖； π後致第三圖係顯示根據本發明方法在縮放因數為0 意圖；以及 ”、、· 5之第四圖係顯示根據本發明方法應用於二維物件圖。元件符號說明： 1 0 0、2 0 1、2 0 3、2 0 5、3 0 0、4 0 0 〜以本發明方、本 /;^所適應出曲線；101、200、202、204、401〜切線；以及， 206、301〜以Bilinear方法適應出之曲線。

第14頁

Claims

1223781 _案號„ 92101093_年月 q 條正_ 六、申請專利範圍 1 · 一種縮放方法，用以將來源資料縮放處理成目的資料’兩個參考資料f(〇)和f(l)，以二次方程式f(x)=ax2 + bx + c描述遺專參考資料f(〇)和f(l)間之該目的資料；該縮放方法包括：設定一斜率因數D=[f(l)-f(0)]和一增益因數G，令 f’（0)和f’（l)中之一者等於乘積值DG ;以及加上f(0)與f(l)之限定，解出f (X)之a、b、c之值，並以f (X) 描述0 $χ<1範圍之該目的資料。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，若 f，（〇)=DG ，則： f ’（ 0 ) = b = D G ; f(0)=c ； f (1) = a + b + c ; 可得f(x) = [f (1)-f (0)-DG]x2 + DGx + f (0)。 3.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該增益因數G大於等於零。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，若 f (1) = D G ’ 則： f，(l)=2a+b=DG ； f(〇)=c ； f(l)=a+b+c ; 可得 f(x) = [f(〇) + DG - ΚΙ)]〆4^2^1) 一 2f(0) — DG]x + f (0卜 5.如申請專利範圍第4項所述之方法’其中’該增盈

第15頁 1223781 蓋藏9 2101 _ 修正

六、申請專利範圍因數G大於等於零。尚包括針對該直至產生所有 6·如申請專利範圍第丨項所述之方來源資料之下兩個參考資料進行縮放處理目的資料。处埋 7· 一種縮放裝置，用以將來源資料縮妨+ 資料，兩個參考資m⑷和f(1)，以二次縮方放程處^成目 + bx + c描述該等參考資料f(〇)和f(1) 該的^ = 縮放裝置包括·· < 4目的貝枓，該一初始化單元，係用以設定一斜率因 (〇)]和一增益因數G，令f，（〇M,f，（1)中之一者值DG ;以及 ^ 一縮放單元，係根據加上f ( Q )與f ( 1 )之限定，解出f (X)之a、b、c之值，並以f(x)描述〇gx<i範圍之該目的資料’而f (X )係選自下列方程式申之一者： f(x)=[f(l)-f(0)-DG]x2+DGx+f(0);以及 f ( X ) = [ f ( 0 ) +DG- f ( 1 ) ] χ2 + [ 2 f ( 1 )-2 f ( 0 ) -DG ] x + f ( 〇 ) ° 8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，若 f (0 ) = D G ’ 則： f ’（0) = b = DG ; f ( 0 ) = c ; f(l)=a+b+c ; 可得 f(x) = [f(l)-f (0)-DG]x2 + DGx+f (0) ° + 9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中’若 f’（1) = DG，則：

第16頁 1223781 案號92101093__年月

f，（l)=2a+b=DG ; f(0 ) = c ； f(l)=a+b+c ;

(0) 〇 10· 一種縮放方法，係根據雨個來源取樣資料和 f(l)產生目標取樣資料f(x)，而目標取樣資料f(x)係位^ 0 $χ<1範圍内；該縮放方法包括： '、 ' (a) 以二次方程式f(x)=axHbx + c適應該等來源取樣資料f(0)和f(l);以及 (b) 針對範圍〇 $χ<ΐ產生一結果方程式f (χ) = [ f (丨）_f (0 ) - DG ] x2 + ( DG >x + f ( 0 ) ’其中’ DG值代表該等來源取樣資料f (0)處之一斜率值。 11 · 一種縮放方法，係根據雨猶來源取樣資料f ( Q )和 f (1)產生目標取樣資料f (X )，而目糯取樣資料f (X)係位於 0 $ X < 1範圍内；該縮放方法包括： (a) 以二次方程式f (x)=ax2 + bx + c適應該等來源取樣資料f ( 0)和f (1 );以及 (b) 針對範圍0 Sx<l產生一結果方程式f (x) = [f (0) + DG - f(l)]x2 + [2f(l) - 2f(0)-DG]x + f(0)，其中，DG 值代表該等來源取樣資料f (l )處之一斜率值。

第17頁