移动终端中图像自适应缩放的装置及其方法

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技术领域\n本发明涉及图像处理和显示的技术，特别涉及移动终端中图像处理和显 示的技术。\n背景技术\n多媒体技术是把文字、声音和图像等多种媒体集合成一体的技术。移动 通信的发展使得多媒体技术与移动通信的结合也越来越密切，随着第三代移 动通信(The Third Generation，简称“3G”)在世界范围内的商用，以及第 2.5代移动通信(2.5G)在中国的预演，人们日益认识到，以音视频为特色的 多媒体业务将成为未来移动通信的核心应用。和移动通信相结合的多媒体即 移动多媒体带来了一种全新的交流模式，移动终端也从单纯的通信工具，转 变为一种可以随时随地提供内容和服务的全新媒体。\n移动多媒体业务可以分为流媒体(streaming)、多媒体消息、视频通信 等三类。其中，移动流媒体业务是最具潜力的新业务，它不需要下载整个文 件，可以一边下载一边播放，可以为用户提供实时接收影视、音乐、体育、 娱乐、监控等业务，业界普遍认为流媒体将是3G的关键应用，是未来3G网 络中的典型业务。移动多媒体对于3G的带动作用十分显著，目前移动多媒 体业务正逐步推动3G来到我们身边。\n由于移动终端的种类多种多样，而且随着移动多媒体等业务的应用，移 动终端进入彩屏时代，在市场上高、中、低端移动终端同时存在，其显示屏 幕的分辨率区别很大。例如，满足四分之一通用媒体格式(Quarter Common Intermediate Format，简称“QCIF”)格式的显示屏分辨率为176×144像素； 而满足四分之一影像阵列(Quarter Video Graphics Array，简称“QVGA”) 格式的显示屏的分辨率为320×240像素；此外，移动终端显示屏的分辨率还 可以大于320×240像素，或小于176×144像素，或为176×220像素这样介 于QCIF和QVGA格式之间的中间值。\n一般来说，移动终端中显示的图像的分辨率和移动终端显示屏的分辨率 并不相同，如果需要使图像适应各种不同分辨率的显示屏，则需要对图像进 行压缩或放大的处理。\n图象压缩通常采用降采样的方法，可以通过降采样滤波器实现。降采样 滤波器根据输入的数字串或矩阵，生成规模更小的数字串或矩阵。对于图象 处理而言，简单的降采样滤波器可以有均值、中值、小波算法等，图像处理 过程中要考虑图像本身的因素包括图形等。例如，如果把640×480像素的图 像压缩成320×240像素的图像，需要把平均两行或列变为一个行或列，具体 可以是相邻两点的均值和中值，或其他的算法算出来的一个值。\n图象放大通常采用插值的方法，可以通过插值滤波器实现。插值滤波器 根据输入的数字串或矩阵，生成规模更大的数字串或矩阵。对于图象处理而 言，简单的插值滤波器可以有均值、中值、小波算法等，图象处理过程中要 考虑图像本身的因素包括图形等。例如，如果把320×240像素的图像放大成 640×480像素的图像，需要每隔一行或列插入一个行或列，具体插入的值可 以是相邻两点的均值和中值，或其他的算法算出来的一个值。\n需要说明的是，图像压缩和放大不限于整数倍数的缩放，只是对于非均 匀比例的缩放，算法会更加复杂。关于图像缩放的相关算法为已有技术，在 此不详细说明。\n对于移动流媒体来说，图像的大小一般采用标准化的大小，例如可以为 176×144像素的QCIF格式或320×240像素的QVGA格式。对于不同分辨 率的移动终端显示屏，就可能存在流媒体图像固有的分辨率和移动终端显示 屏分辨率不匹配的情况。例如，对于一个分辨率为320×240像素的显示屏， 在播放QCIF(176×144像素)格式的流媒体时，如果不进行图像大小匹配 的处理，图像只能显示在显示屏中心的某个位置；而对于一个分辨率为176 ×144像素的显示屏，在播放QCIF(320×240像素)格式的流媒体时，如果 不进行图像大小匹配的处理，则在显示屏上可能只能显示部分图像。\n然而，现有技术中没有根据移动终端显示屏分辨率大小进行图像自适应 缩放的方案，这有可能导致移动终端播放流媒体时图像不匹配。例如，在高 分辨率的大显示屏播放低分辨率的流媒体图像时，只在显示屏的部分区域显 示图像，显然会造成显示屏能力的浪费和不好的用户体验；在低分辨率的显 示屏播放高分辨率的流媒体图像时，又可能出现图像显示不完全的情况，造 成用户无法正常观看流媒体图像。\n发明内容\n有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动终端中图像自适应缩放 的装置及其方法，使得移动终端可以自适应地调整播放的流媒体图像的大小 和分辨率，在保证图像不失真的情况下，使得图像的分辨率能和显示屏的分 辨率相匹配。\n为实现上述目的，本发明提供了一种移动终端中图像自适应缩放的装 置，包含：\n参数获取模块，缩放倍数计算模块，图像适配模块和显示模块；\n所述参数获取模块用于获取所述图像的分辨率参数；\n所述缩放倍数计算模块用于根据所述图像的分辨率参数和所述移动终 端显示屏的分辨率参数计算使图像满屏显示所需的缩放倍数；\n所述图像适配模块用于根据所述缩放倍数计算模块计算出的缩放倍数 值对所述图像进行缩放处理；\n所述显示模块用于将所述图像适配模块的输出显示在所述显示屏上。\n其中，所述缩放倍数计算模块最终得到的所述缩放倍数为包含有限个元 素的缩放倍数取值表中的值。\n所述缩放倍数计算模块根据以下方式计算所述缩放倍数：\n若所述图像原始分辨率和所述显示屏分辨率分别为S＝X×Y和 S1＝X1×Y1，所述缩放倍数计算模块计算理论缩放倍数，使得非负的 ΔS＝S1-S*K2最小，并在所述缩放倍数取值表中选取小于或等于所述理论缩 放倍数的最大表项值作为最终的缩放倍数；其中X、Y、X1、Y2为正整数， K为实数。\n此外在所述装置中，所述图像为流媒体的图像，所述图像缩放倍数取值 表中的取值按照满足所述图像适配模块处理的实时性要求预先设置。\n此外在所述装置中，所述显示模块将缩放后的图像显示在所述显示屏的 居中位置。\n此外在所述装置中，所述图像长和宽的缩放倍数相同。\n本发明还提供了一种移动终端中图像自适应缩放的方法，包含以下步 骤：\nA获取所述图像和所述移动终端的显示屏的分辨率参数；\nB根据所述分辨率参数计算使图像满屏显示所需的理论缩放倍数；\nC查找预先设置的图像缩放倍数取值表得到小于或等于所述理论缩放 倍数的最大值作为实际缩放倍数；\nD根据所述实际缩放倍数对所述图像进行缩放处理并显示在所述显示 屏上。\n其中，所述步骤D中，在所述显示屏上居中显示缩放处理后的所述图像。\n此外在所述方法中，所述图像为流媒体的图像，所述图像缩放倍数取值 表中的取值按照满足所述图像适配模块处理的实时性要求预先设置。\n此外在所述方法中，所述图像长和宽的缩放倍数相同。\n通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，本 发明方案根据输入图像的分辨率计算缩放倍数，自适应缩放图像使之尽量满 屏显示，此外，缩放倍数实际取值为离散的若干个有限取值，在理论缩放倍 数介于两个相邻离散取值之间时取较小的离散值作为实际取值。\n这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即本发明方案可 以自适应的使图像和移动终端显示屏的分辨率相匹配，第一，在高分辨率大 显示屏播放低分辨率的小图像时，本发明方案可以避免仅在很小区域内显示 图像造成的显示屏能力浪费的问题；第二，在低分辨率小显示屏播放高分辨 率的大图像时，本发明方案可以避免图像显示不完全影响用户正常观看的问 题；第三，本发明方案图像大小的自适应调整可以使得用户获得更好的使用 体验，并且本发明方案对于不同的终端均可以使用，有助于流媒体业务的开 展和运营商收入的提高。\n附图说明\n图1是根据本发明第一较佳实施例的移动终端中图像自适应缩放的装置 组成示意图；\n图2是本发明第一较佳实施例使用的缩放倍数取值的区间划分示意图；\n图3是在本发明第一较佳实施例中图像显示居中原则的示意图；\n图4是根据本发明第一较佳实施例的移动终端中图像自适应缩放的方法 的流程。\n具体实施方式\n为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述。\n本发明方案首先获取显示屏和图像的分辨率参数，然后在保证图像不失 真的前提下，计算图像缩放倍数使得缩放后的图像可以尽量满屏显示，最后 根据计算出的图像缩放倍数调用插值或降采样的图像处理函数进行图像插值 或降采样处理后显示在显示屏中央。出于简化处理的目的，图像缩放倍数为 一个固定集合内的有限取值，其中，合理的有限取值可以通过输入图像分辨 率的限制获得。\n此外，出于流媒体播放连续性的考虑，本发明方案在处理能力可能不足 时，实时性的优先级大于图像缩放的处理，即在保证不丢帧的情况下尽量满 足流媒体图像自适应缩放的要求。\n根据本发明第一较佳实施例的移动终端中图像自适应缩放的装置组成 如图1所示。\n移动终端中图像自适应缩放的装置包含以下几个模块：参数获取模块， 缩放倍数计算模块，图像适配模块和显示模块。\n参数获取模块用于获取显示屏和图像的分辨率以及流量等参数，并将这 些参数传递给缩放倍数计算模块。其中，显示屏的分辨率参数存放在固定地 址内，可以直接从中读取；图像分辨率和流量参数可以在流媒体链接建立时 获取。在本发明第一较佳实施例中，显示屏为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，简称“LCD”)，分辨率使用S1＝X1×Y1表示；原始图像的分辨率使 用S＝X×Y表示。本领域的普通技术人员理解，显示屏种类可以不限于LCD， 同样可以使用本发明方案。\n缩放倍数用于计算模块用于在保证图像不失真的前提下，根据显示屏和 图像分辨率以及流量等参数结合移动终端的处理能力计算缩放倍数值使得缩 放后的图像可以尽量满屏显示，并将缩放倍数值传递给图像适配模块。其中， 缩放倍数表示为K，为了保证缩放后的图像不失真，要求图像被均匀放大， 即图像长和宽缩放倍数相同，即缩放后图像的分辨率可以表示为 St＝(X*K)*(Y*K)＝X*Y*K2＝S*K2；为了缩放后的图像可以尽量满屏显示， 要求非负的ΔS＝S1-St在满足移动终端的处理能力前提下最小。其中，结合移 动终端的处理能力是为了避免流媒体播放时丢帧，可以根据缩放倍数和图像 分辨率获得图像缩放时对移动终端处理能力要求的消耗，结合移动终端当前 剩余的处理能力获知是否能满足当前计算出的缩放倍数值对处理能力的要 求，若不能达到则需要改变计算出的缩放倍数值。\n理论上计算， $K\approx \sqrt{\frac{S_1}{S}}=\sqrt{\frac{X_1*Y_1}{X*Y}}$ 可以任意取值，在本发明第一较佳实施例 中，出于简化处理的目的，图像缩放倍数值为一个固定集合内的有限取值， 如果计算出的K介于固定集合内两个相邻取值中间，则取其下限即较小值作 为最终K值，记为。其中，合理的有限取值可以通过输入图像分辨率的限 制以及显示屏的分辨率获得，例如，如果输入流媒体格式限制为QCIF或 QVGA，则根据移动终端显示屏的分辨率即可以获得合理的有限个缩放倍数 值。本发明第一较佳实施例使用的缩放倍数取值的区间划分如图2所示。\n图像适配模块用于根据缩放倍数值调用插值或降采样函数逐帧对输入 媒体流的图像进行缩放处理，并将处理后的输出媒体流发送给显示模块。其 中，插值或降采样函数为现有技术，有多种方案可以实现，在此不详细说明。\n显示模块用于将图像适配模块输出的媒体流显示在显示屏上。在本发明 第一较佳实施例中，显示模块显示的原则为居中原则，即满足图像的中心和 显示屏的中心重合，如图3所示。\n根据本发明第一较佳实施例的移动终端中图像自适应缩放的方法的流 程如图4所示。\n首先进入步骤400，获取图像和显示屏参数。其中，图像和显示屏参数 为其分辨率参数。在本发明第一较佳实施例中，原始图像的分辨率使用 S＝X×Y表示；显示屏的分辨率使用S1＝X1×Y1表示。\n接着进入步骤410，在图像不失真的前提下计算缩放倍数使得图像尽量 满屏显示。其中，缩放倍数表示为K，为了保证缩放后的图像不失真，要求 图像被均匀放大，即图像长和宽缩放倍数相同，缩放后图像的分辨率可以表 示为St＝(X*K)*(Y*K)＝X*Y*K2＝S*K2；为了缩放后的图像可以尽量满屏显 示，要求ΔS＝S1-St在满足移动终端的处理能力前提下最小。\n接着进入步骤420，查表得到小于等于步骤410计算出的缩放倍数的最 大表项值作为实际缩放倍数。理论上计算， $K\approx \sqrt{\frac{S_1}{S}}=\sqrt{\frac{X_1*Y_1}{X*Y}}$ 可以任意取值， 在本发明第一较佳实施例中，出于简化处理的目的，图像缩放倍数值为一个 固定集合内的有限取值，如果计算出的K介于固定集合内两个相邻取值中间， 则取其下限即较小值作为最终K值，记为。其中，合理的有限取值可以通 过输入图像分辨率的限制以及显示屏的分辨率获得，例如，如果输入流媒体 格式限制为QCIF或QVGA，则根据移动终端显示屏的分辨率即可以获得合 理的有限个缩放倍数值。本发明第一较佳实施例使用的缩放倍数取值的区间 划分如图2所示。\n在本发明第一较佳实施例中，为了保证流媒体播放的流畅，在步骤410 中，计算出的缩放倍数值还需要满足图像缩放处理实时性的要求，即对于流 媒体一帧图像进行缩放处理的时间要小于流媒体的帧周期，要求在满足移动 终端处理能力的前提下进行步骤410和步骤420的计算。\n接着进入步骤430，根据实际缩放倍数对图像进行缩放处理并显示。在 本发明第一较佳实施例中，通过调用插值或降采样函数逐帧对输入媒体流的 图像进行缩放处理；图像显示的原则为居中原则，即满足图像的中心和显示 屏的中心重合，如图3所示。\n虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描 述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种 改变，而不偏离本发明的精神和范围。