TWI354946B - Apparatus for image upscaling and the method there - Google Patents

Description

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I 16657twf.doc/r 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種影像放大裝置與方法，且特別是關 於一種同時將類比影像(analog image)轉換為數彳立影像 (digital image)的影像放大裝置與方法。 【先前技術】 當我們需要以數位彳§ ?虎處理(digital signal processing) 的方式放大固定解析度(resolution)的類比影像時，傳統的 做法是先用類比數位轉換器（analog-to-digital converter， 簡稱為ADC)將類比影像信號取樣並數位化，然後以數位 影像處理的内插運算(interpolation)，放大ADC輸出的數位 影像。在這個過程中’如果ADC有低位元雜訊(i〇w bit noise)，也會被放大電路(UpScaiing circilit)—併放大。 舉例而言，圖1繪示以傳統方法將五個畫素(pixel)的 原始影像放大為八個晝素的目標影像的情形。圖丨的縮放 率(scaling ratio)為5/8。目標影像的第一個晝素位於原始影 像的第一個畫素的前方3/16(單位為原始影像的晝素間 距），而目標影像的最後一個（也就是第八個）畫素位於 原始影像的最後一個畫素的後方3/16。 圖2繪示低位元雜訊對於圖1的過程的影響。如圖2 所示，若低位元雜訊發生在畫素203 (以黑色表示），當 放大電路使用二畫素内插運算(2_pixei interp〇iati〇n)時，雜 訊會影響目標影像的四個畫素，也就是晝素213〜216。當 放大電路使用四畫素内插運算(4_pixeiinterp〇iati〇n)時，雜 5 1354946 ·· · 16657twf.doc/r 訊會影響目標影像的六個書 圍比二畫素内插運算更大了 也就疋畫素222〜227,範 【發明内容】 使用於相同縮放種影像放大裝置與方法，在 換器的低位元雜^條件下’可以有效降低類比數位轉 置，的，本翻提出—種影像放大裝 -㈣ 樣頻率，取樣並數位化 购後輸出。縮小電路 取樣衫像，以内插運算取得目標影像。 =度大於等於目標影像的解析度，_二=象 析度大於原始影像的解析度。 士本考X明的較佳實施例戶斤示’本發明先以如 解析f的倍數為取樣頻率，將原始影像數位化並且:大為 ί取以内插運算將超取樣影像縮小為目標影 類比數位轉換器的低位元雜訊。 有效降低 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 本發明之較佳實施例，並配合所附圖式， 【實施方式】 以下况明請參照圖3，圖3為根據於本發明一實施例 6 1354946 16657tvvf.doc/r 的影像放大裝置300的方塊圖。影像放大裝置300包括類 比數位轉換器301以及縮小電路302。類比數位轉換器301 接收原始影像311，其中原始影像311是固定解析度的類 比影像。然後’類比數位轉換器301會以原始影像311的 解析度的倍數為取樣頻率，取樣並數位化原始影像311的 信號，將取樣並數位化的結果組成超取樣影像312之後， 輸出至縮小電路302。這個以倍數頻率取樣的步驟稱為超 取樣(oversampling)，因此超取樣影像312的解析度會大於 原始影像311。 接下來，縮小電路302會根據超取樣影像312，以縮 二或插運算取得目標影像313。雖然原始影像 先也㈣放大和縮小，但是最制結果纽大，也就 疋說，目標影像313的解析度大於原始影像311的解析度。 為了說明本實施例的優點，請參照圖4至圖6的範 ^以下的_同樣只處理影像中的—列畫素，但 么明相關領域具有通常知1去 · 發明的方法淹用H 當能輕易推知，如何將本 =方法應用在整個影像。在圖4至圖6的 二，_奴五個晝素’超取樣影像的解析户是放大 兩倍，也就是十個查去，βα从, Τ又疋放大 個晝素。 I素而取後的目標影像的解析度是八 在圖4的範例中，低位元雜訊 素403。如果目標影 見在超取樣衫像的畫 影響兩個書素，素内插運算取得，雜訊會 g四畫素内插運I 果目彳示影像是 運异取传，雜騎影響四個畫素，也就是晝 7 l6657twf.doc/r l6657twf.doc/r 素421至424。和先前技術相比，先前技術在二畫素内插 運算和四晝素内插運算的影響分別是四個和六個畫素，可 見本發明的雜訊影響遠比先前技術為低。 如果低位元雜訊出現在不同位置，影響可能更小。例 如圖5的範例中，雜訊出現在超取樣影像的晝素5〇5。如 果目標影像是以二晝素内插運算取得，雜訊只會影響晝素 514。因為下一個畫素515是位於畫素506之後，不會受到 晝素505影響。如果目標影像是以四畫素内插運算取得， 雜訊只會影響三個晝素，也就是晝素523至525。 在圖4至圖6的範例中’超取樣影像的解析度是放大 兩倍’也就是說，原始影像的每—個晝素都被取樣兩次。 圖4與®I 5的範例都假設這兩次取樣當巾，只有—次取樣 會出現雜訊。事實上，即使兩:欠取樣都丨現餘元雜訊， 本發明的雜tilf彡響也較先前技術為低。例如圖6的範例 中’超取樣影像的晝素603和604都出現雜訊。在二畫素 内插運算的情況下’目標影像只有三個晝素（612至6一 14) ^響。在四晝素内插運算的情況下，目標f彡像只有四個 旦素（621至624)受影響。和先前技術相比，雜 然較低。 曰，，、'貝 由以上的範例可知，只要在放大固定解析度的類 像時4賴比數_換諸超取樣，制嶋運算縮= 超取樣之後的f彡像’必騎減少低位元雜訊的影響:、’’ 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並 限定本發明’倾熟習此技藝者，在不麟本發明=神 1354946 • · · » 16657twf.doc/r 和範圍内’當可作些許之更動與卿，因此本發明之保護 範圍當視後附之中請專利範圍所界 【圖式簡單說明】 圖1為先前技術的影像放大方法示意圖。

圖2繪不低位TL雜訊對於先前技術的影大方 影響。 J 圖3為根據於本發明一實施例的影像放大裝置的方塊

圖4至圖6繪示低位元雜訊對於本發明—實施例的影 【主要元件符號說明】 201〜205 :原始影像晝素 目標影像晝素 目標影像晝素 211〜218 :以二畫素内插運算取得的 221〜228 :以四晝素内插運算取得的 300 :影像放大裝置 301 :類比數位轉換器 302 :縮小電路

311 :原始影像 312 :超取樣影像 313 :目標影像 ^取樣影像晝素 、 思素内括運算取 401〜410 、 501〜510 、 601〜610 411〜418 、 511〜518 、 611〜618 得的目標影像畫素 421〜428、521 〜528、621 〜628 :以四查 得的目標影像畫素 &素内播運算取 9

Claims (1)

1354946 * > \6657twf,doc/r 十、申請專利範固： 1.一種影像放大裝置，包括： -類比數位轉換器H始影像的_ 取樣頻率’取樣魏錢縣始影像的信號， 位化的結果組成-超取樣影像後輸出；以& 樣並數 縮小電路，根據該超取樣影像’

目標影像；其中 該超取樣f彡像的_度大於#於該目標 度’ 析度大於顧始影像_析= .^申叫專利扼圍幻項所述之影像放大裝置， ^類比數_換!!的轉_是該駐影像轉析度= ,巾請專纖财1項所述之影像放大裝置 3亥.”:、“路是以二晝素内插運算取得該目標影像。 料概财1項所狀影像放大裝置 …%、f路是以四晝素_運算取得該目標影像。 ⑽μ申料概圍第1韻述之影像放大裝置 該原始衫像為固定解析度_比影像。 r種衫像放大方法，包括下列步驟： =一原邱像贿析度的倍數為取樣頻率 ’取樣並數 位^影像的信號’將取樣並數位化的結果組成一超 取樣影像後輸出；以及 义 根據該超取樣影像，以内插運算取得一目標影像；波 中 〃 其中 其中 其中 1354946 16657twf,doc/T 度，樣影制騎度大於等於該目標影像的解析 7心Γ目標影像的解析敍於該原始影像的解析度。 ，；=:=::放大方法’其中 影像放大方法’其' hf〇影像是以四晝===影像放大方法’其中