[发明专利]提升视频图像清晰度的方法

摘要

本发明公开了一种提升视频图像清晰度的方法，其实现步骤为(1)输入待提升图像清晰度的视频序列。(2)在输入视频序列中选取一帧图像，作为待处理图像。(3)比较待处理图像的分辨率和显示设备的分辨率，若待处理图像的分辨率小于显示设备的分辨率，执行步骤(4)。否则，执行步骤(5)。(4)插值处理。(5)增强纹理。(6)增强对比度。(7)判断视频序列的最后一帧图像是否处理完毕，若是，执行步骤(8)。否则，转入步骤(2)。(8)输出视频序列。本发明能够根据视频图像自身的纹理程度和像素分布情况来提升视频图像的清晰度，并有效抑制噪声放大，尤其适用于视频播放器中。

主权项

一种提升视频图像清晰度的方法，包括如下步骤：(1)输入待提升图像清晰度的视频序列；(2)在输入视频序列中选取一帧图像，作为待处理图像；(3)比较待处理图像的分辨率和显示设备分辨率，若待处理图像的分辨率小于显示设备的分辨率，则认为该待处理图像需要进行插值，执行步骤(4)；否则，执行步骤(5)；(4)插值处理：(4a)将待处理图像的亮度分量矩阵划分为2×2边缘相互重叠的多个小块，选取其中的一个小块作为当前块，以当前块的对角线交点作为一个待插值点；(4b)对待插值点四周的四个像素点求均值，将该四个像素点分别与所获得的均值求方差，得到四个方差值；(4c)利用下式，计算待插值点的四个权重系数：wi＝(varj+c)‑2其中，wi表示待插值点的第i个权重系数，i＝1,2,3,4，varj表示四个方差值中的第j个方差值，j＝1,2,3,4，c表示经验常数，c＝0.25；(4d)利用下式，求待插值点的像素值：y=(Σi=14wi)-1Σi=14xm*wi]]>其中，y表示待插值点的像素值，wi表示待插值点的第i个权重系数，i＝1,2,3,4，xm表示待插值点四周的第m个像素点的灰度值，m＝1,2,3,4，∑表示累加操作，*表示相乘操作；(4e)将待插值点的像素值插入当前块的对角线交点；(4f)重复步骤(4a)至步骤(4e)，直至处理完亮度分量矩阵的最后一个待插值点；(4g)判断亮度分量矩阵是否插值完毕，若是，得到插值后的亮度分量矩阵；否则，执行步骤(4a)；(4h)重复步骤(4a)至步骤(4g)，对待处理图像的色度分量矩阵进行处理，得到插值后的色度分量矩阵；(5)增强纹理：(5a)从插值后的亮度分量矩阵或者未经插值的待处理图像的亮度分量矩阵中的选取一个亮度分量矩阵，将该亮度分量矩阵中的一个像素点，作为待增强像素点，以该待增强像素点为中心，取大小为3×3像素大小的图像块，将该图像块分别与水平索贝尔Sobel算子和垂直索贝尔Sobel算子进行卷积，得到该像素点在水平方向上的梯度值和垂直方向上的梯度值，对所获得的两个梯度值求均方根；(5b)对均方根进行归一化处理，将归一化处理后的均方根与纹理增强强度控制因子相乘，得到待增强像素点的最终纹理增强强度控制因子；(5c)利用下式，求待增强像素点纹理增强模板的外层参数：Tn=1Γ(-v)*[Γ(n-v+1)(n+1)!+Γ(n-v)n!*(1-v24)+Γ(n-v-1)(n-1)!*(-v4+v28)]]]>其中，Tn表示待增强像素点纹理增强模板的外层参数，n表示待增强像素点的纹理增强模板的大小，v表示待增强像素点的最终纹理增强强度控制因子，Γ(·)表示伽马函数，！表示阶乘操作；(5d)利用下式，求待增强像素点纹理增强模板的中心参数：R＝1‑∑8*n*Tn其中，R表示待增强像素点纹理增强模板的中心参数，Tn表示待增强像素点纹理增强模板的外层参数，n表示待增强像素点的纹理增强模板的大小，∑表示累加操作，*表示相乘操作；(5e)以待增强像素点为中心，取大小为3×3像素大小的图像块，将该图像块与待增强像素点纹理增强模板进行卷积，得到待增强像素点的灰度值；(5f)从插值后的亮度分量矩阵或者未经插值的待处理图像的亮度分量矩阵中的选取一个亮度分量矩阵，用待增强像素点的灰度值，替换亮度分量矩阵中的像素点的灰度值；(5g)重复步骤(5a)至步骤(5f)，直至插值后亮度分量矩阵中的最后一个像素点替换完毕，得到纹理增强后的亮度分量矩阵；(6)增强对比度：(6a)删除纹理增强后亮度分量矩阵中的第一列和第二列，将剩余的纹理增强后亮度分量矩阵中的其他列组成一个新的矩阵，用纹理增强后亮度分量矩阵减去该新的矩阵，得到一个差值矩阵；(6b)统计差值矩阵中绝对值大于阈值的元素个数，将统计结果除以256，得到一个比例参数；(6c)对差值矩阵中每个元素的绝对值求和，将求和结果与对比度增强因子相乘，对相乘结果进行归一化，得到一个概率参数；(6d)利用下式，求纹理增强后亮度分量矩阵的最终灰度级出现的概率值：g(t)＝(1‑k)*u+k*h(t) if(5<t<220)if(0≤t≤5或220≤t≤255)其中，g(t)表示纹理增强后亮度分量矩阵的最终灰度级出现的概率值，t表示纹理增强后亮度分量矩阵的灰度值，k表示概率参数，u表示比例参数，h(t)表示纹理增强后亮度分量的原始灰度级出现的概率值，a表示经验参数，a的取值范围为[1,5]，*表示相乘操作；(6e)将纹理增强后亮度分量矩阵的最终灰度级出现的概率值，代入直方图均衡化的灰度级转换函数中，得到纹理增强后亮度分量矩阵的灰度值的映射值；(6f)用纹理增强后亮度分量矩阵的灰度值的映射值，替换纹理增强后亮度分量矩阵中的灰度值，得到对比度增强后的亮度分量矩阵；(6g)用对比度增强后的亮度分量矩阵，替换步骤(2)中待处理图像的亮度分量矩阵，得到对比度增强图像；(7)判断视频序列的最后一帧图像是否处理完毕，若是，执行步骤(8)；否则，执行步骤(2)；(8)输出视频序列。