[发明专利]基于局部区域特征相关性的图像放大方法和装置

权利要求书

1.一种基于局部区域特征相关性的图像放大装置，其特征在于，该装置包括：

计算局部区域中心点的第一流水级结构和计算局部区域上方点和左方点的第二流水级结构，以及在两级流水结构之间进行帧级缓存的数据存储器；

第一流水级结构包括：

图像输入单元：对外部输入的图像数据进行采集；

第一流水级行数据缓冲器：以逐行扫描的形式存储局部区域的已知点；

区域中心点预测模块：利用插值模板计算当前区域中心点的预估值；

区域预测误差计算模块：利用插值模板计算当前区域内所有已知点的预测总误差；

特征增强模块：对于由预测误差值体现出的局部区域特征进行增强处理；

方向权重生成模块：判断当前区域的方向特征，并以权重的形式表现出来；

区域中心点插值模块：修正当前区域未知中心点的预估值，得出该点的像素值；

第二流水级结构包括：

图像输出单元：对生成的图像数据进行输出；

第二流水级结构包括的第二流水级行数据缓冲器、区域上方点和左方点预测模块、区域预测误差计算模块、特征增强模块、方向权重生成模块、区域上方点和左方点插值模块的功能和连接方式与第一流水级的对应模块类似，但应用于计算局部区域中未知的上方点和左方点像素值。

2.如权利要求1所述的图像放大装置，其特征在于：所述的两级流水线结构依次与数据存储器相连接，第一流水级结构向数据存储器存入已计算出的数据，第二流水级结构从数据存储器中取出所有已知数据并用于未知点的计算。

3.如权利要求1所述的图像放大装置，其特征在于：共使用6个相同的数据缓冲器来形成点阵数据，6个数据缓冲器依次循环使用。

4.如权利要求1所述的图像放大装置，其特征在于：区域预测误差计算模块、特征增强模块和方向权重生成模块依次相连，输出权重系数至区域中心点插值模块；区域中心点预测模块直接与区域中心点插值模块相连，并送入预测数据；区域中心点预测模块将上述模块送入的数据进行处理并存入数据存储器中。

5.一种基于局部区域特征相关性的图像放大方法，它使用同一个插值模板分别对图像局部区域的已知点和未知点的像素值进行预测，由已知点的预测误差值推断出区域特征并进行增强处理，最后以此特征对未知点的预估值进行修正；其步骤为：

第一步：将低分辨率原始图像中的点作为已知点填充到高分辨率目标图像的相应位置上，形成点阵；

第二步：选择由四个已知点围成的区域的中心点作为当前待插值点，使用方向相互垂直的插值模板对该点进行插值，得到该点的这两个方向上的预测值；

第三步:将第二步中所述的四个已知点看做当前插值点，使用与第二步所述相同的插值模板进行插值，得到四个已知点在这两个方向上的预测值，然后对预测误差进行统计，得到该局部区域这两个方向上的总预测误差值；

第四步：对第三步中的总预测误差值进行进一步的修正，得到方向特征值；

第五步：使用第四步中的两个方向特征值来为第二步中的两个预测值分配权重；

第六步：令两个权重值分别乘以第二步中得到的对应方向上的两个预测值并求和，得出区域中心点的最终像素值；

第七步：区域上方点和左方点的计算步骤与中心点类似，此时，第六步所求出的中心点已经可以当做已知点来使用，将第一步中的点阵顺时针旋转45度形成新的点阵；在此基础上重复上述第三步到第六步，得到上方点和左方点的像素值。

6.如权利要求5所述的图像放大方法，其特征在于，所述的插值模板是以当前待插值点为中心，在该点两个相互垂直的方向上各选择四个最邻近已知点形成的。

7.如权利要求5所述的图像放大方法，其特征在于，所述的局部区域总预测误差的计算方法，是分别沿着所述的插值模板的两个方向，对局部区域内所有已知点进行插值预估，并对同一方向上的所有预估值与真实值之间的误差求和。

8.如权利要求5所述的图像放大方法，其特征在于，所述的误差修正和方向特征值的计算方法，是分别对两个方向上的总误差做整数次乘方处理。

9.如权利要求5所述的图像放大方法，其特征在于，所述的权重分配方法，是对两个方向上的方向特征值做归一化的权重分配处理。