СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ РАЗРЕШЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ВИДЕОПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

1. Способ увеличения размерности цифрового изображения, предусматривающий покадровую обработку видеопоследовательности, причем каждый пиксель кадра обрабатывают с учетом информации о самом пикселе и о локальной области вокруг него, выполняя при этом следующие операции:
определяют направления границ в этом пикселе;
определяют частотные характеристики обрабатываемого участка;
определяют тип интерполяции, применимый к данному пикселю;
вычисляют интерполированное значение пикселя на основе данных о частотных характеристиках обрабатываемого участка и направлениях границ;
выполняют по результатам интерполяции значения пикселя операцию по улучшению границ;
устраняют эффект мультипликации путем окончательной обработки с применением функции, адаптирующейся к пропорциям интерполяции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тип применимой интерполяции определяют с помощью вейвлетов, определения направления границ в данном пикселе, определения типа участка и определения принадлежности к «шахматной» области, причем в первую очередь вычисляют число, соответствующее частотным характеристикам обрабатываемого участка, с помощью вейвлета 5-3, который применяют в горизонтальном и вертикальном направлениях; определяют направление границ в данном пикселе, используя значение производных по направлениям; определяют тип обрабатываемого участка на основе порогового принципа.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для определения направления границ в текущем пикселе используют значения производных, рассчитанные по следующим формулам:
Y
горизонтальную производную для пикселей исходного изображения вычисляют, исходя из нижеприведенного соотношения, как среднее значение разностей между пикселями, которые являются соседними в вертикальном направлении: , где I(i,j) - это значение канала Y текущего пикселя;
вертикальную производную для пикселей исходного изображения вычисляют, исходя из нижеприведенного соотношения, как среднее значение разностей между пикселями, которые являются соседними в горизонтальном направлении:
Y
, где I(i,j) - это текущий пиксель;
производную в направлении второстепенной диагонали для пикселей исходного изображения вычисляют, исходя из нижеприведенного соотношения, как среднее значение разностей между пикселями, которые являются соседними в направлении второстепенной диагонали:
Y
, где I(i,j) - это текущий пиксель;
производную в направлении главной диагонали для пикселей исходного изображения вычисляют, исходя из нижеприведенного соотношения, как среднее значение разностей между пикселями, которые являются соседними в направлении главной диагонали:
Y
, где I(i,j) - это текущий пиксель.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что определение одного из восьми возможных направлений границы в текущем пикселе выполняют с помощью следующих операций:
находят минимум производных для определения основного направления,
устанавливают в зависимости от найденного минимума соответствующее направление,
вычисляют четыре условия:
;
;
; ;
i
изменяют одно из направлений на под-направление, если выполнено какое-либо из условий С;
если выполнено больше одного условия, то выбирают под-направление, где разница абсолютных значений двух производных является меньшей.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что для определения частотной характеристики обрабатываемого участка используют вейвлет-преобразование, выполняемое по формуле
где Т является каналом, T∈{Y,Cb,Cr}.
6. Способ по п.2, отличающийся тем, что интерполяцию выполняют с использованием следующих математических выражений:
s,1
s,3
s,2
s,1
C=y-2y+y, s=1, 2
s,2
s,4
s,3
s,2
C=y-2y+y, s=1, 2
s=1, 2
2
2
1
1
Out=Δ(P-P)+P
s,1
2
x
y
где Δ и Δопределены с помощью нижеследующих формул, в которых δ- расстояние от текущего пикселя до ближайшего левого ряда (колонки) исходного изображения, при этом расстояние между двумя ближайшими рядами (колонками) исходного изображения принимают за единицу, а δ - расстояние от текущего пикселя до ближайшей верхней строки исходного изображения, при этом расстояние между двумя ближайшими строками исходного изображения принимают за единицу:
s,k
причем y определяют с помощью нижеследующей формулы, где I(i,j) - ближайший к интерполированному пикселю левый-верхний пиксель исходного изображения:
,
s,k
s,k
где параметры (parameter) t и p принимают значения с использованием нижеследующей таблицы:
Tyre/parameter
1
2
3(δ<sub>y</sub><δ<sub>x</sub>)
3(δ<sub>y</sub>≥δ<sub>x</sub>)
4(δ<sub>y</sub>+δ<sub>x</sub>≤1)
4(δ<sub>y</sub>+δ<sub>x</sub>>1)
5
6
7
8
t<sub>1,1</sub>
0
-1
-1
0
-1
1
0
0
-1
-1
t<sub>1,2</sub>
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
t<sub>1,3</sub>
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
t<sub>1,4</sub>
0
2
2
0
2
1
0
0
2
2
t<sub>2,1</sub>
1
-1
1
-1
0
-1
1
1
-1
-1
t<sub>2,2</sub>
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
t<sub>2,3</sub>
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
t<sub>2,4</sub>
1
2
1
2
0
2
1
1
2
2
P<sub>1,1</sub>
-1
0
0
-1
0
-1
-1
-1
0
0
P<sub>1,2</sub>
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
P<sub>1,3</sub>
1
0
0
1
0
1
1
1
0
0
P<sub>1,4</sub>
2
0
0
2
0
2
2
2
0
0
P<sub>2,1</sub>
-1
1
-1
1
-1
1
-1
-1
1
1
P<sub>2,2</sub>
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
P<sub>2,3</sub>
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
P<sub>2,4</sub>
2
1
2
1
2
1
2
2
1
1
Out - значение текущего интерполированного пикселя результирующего изображения.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на основе частотных характеристик обрабатываемых участков пикселя применяют один из двух типов интерполяции, а именно, в случае, если обрабатываемый участок определен, как низкочастотный, то применяют интерполяцию на основе триангуляции с сохранением границ, а если участок является высокочастотным, то применяют бикубическую интерполяцию, тогда как в промежуточной области между низкочастотными и высокочастотными участками применяют способ взвешенной суммы триангуляционной интерполяции и бикубической свертки.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительная операция по улучшению границ включает выполнение следующих действий:
определяют значение параметра мультипликации, который зависит от пропорции R увеличения размерности в следующем соотношении:
причем на этом этапе обработке подвергают только пиксели Y канала,
Y
находят минимальные и максимальные значения пикселей, расположенных в окрестностях интерполированного пикселя Out,
Y
интерполированный пиксель Out нормируют к диапазону [0,1]:
,
находят обработанное значение  следующим образом:
,
где f является следующей функцией: .