论文研究-一种区域递归划分的图像插值方法 .pdf

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一种区域递归划分的图像插值方法,卢志茂,,Ncut (Normalied cut)是一种基于图论的规范化的图像分割准则,它可以融合图像的不同特征,同时得到不同的区域集合之间的差异性和同一区�
国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 区域递归迭代划分的原理 设原始图像为,插值后图像F中某点映射到原图像的位置记为(,),假设(,)为 原图像中(,)(+1,)(,+1)(+1,+1)四点所围成的方形区域内,其中,为整数。 本文方法原理的简单流程图如图1所示。区域递归划分算法图例如图2所示。 输入原始图像区域分割 确定插值设计插值输出插值图像 位置 佟1本文方法原理流程图 (,)点的颜色值具体计算过程为:如果(,)为其所在区域的四顶点及中心点中的某 点或者(,)周国四个顶点的颜色值相同,直接赋值即(,)=,(中心点的颜色值 是四个顶点颜色值的平均);如果(,)不是这五个点或四个顶点的颜色值不同,即不满足 上述情况,则将〔:)所在原始图像位置周围四点所围区域再平均分成四个区域,再继续判 断(,)点属于再分的四区域中的哪个区域,并且判断其是否为5个特殊点(区域四顶点或 中心点),如果不是则得到(,)所在位置周围区域四个顶点的颜色值和四个顶点周围最近 邻域的12个点的颜色值,然后将该区域继续进行区域划分判断,这样递归的判断划分下去 最后得到的点总会最终满足为前面所定义4个顶点和中心点的5个点之一或叫个顶点的颜色 值相同的情况。区域中心点及顶点各点位置如图3所示。 1,+1) 2 +1,-1 +1,+1) 1,+2) ↓+2.-1) +2 +2,+1) 图2区域递归划分算法图例 3 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 13 12 4 6 图3中心点及顶点各点位置 插值求解公式如下: , +,)+ ,+, )(2) 16 16(0+ 3)(3) (0+1)+,(2+3+5+6) 16 ++)(5) 16 其中为中间正方形的中心点, ","分别为图中中间正方形四条边的中点。 (从上开始顺时针方向) 实验与结果分析 实验步骤和结果 本文采用基于区域递归划分的插值方法对旋转后的图像进行插值处理的一种新的图像 插值方法,将原始图像进行一种递归的区域分割,然后将插值氐映射到原图像,判断其所属 区域,最后根据插值点所属区域以及其邻域像素改计不冋的插值公式,计算插值点的颜色值 其具体实现过程如下: 1、初始化,原始图像为,插值后图像F中像素的位置记为(,),其所对应在原始 图像中的位置为(,)(+1,)(,+1)(+1,+1)四点所围成的区域内,给出 ,)(+1,)(,+1)(+1,+1)四点及这四个点的中心点的哗标及像素值,给出步长(起 4 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 始步长为1)。 2、首先判断插值后的(,)点是否满足下列条件之 (1)(,)为其所在区域的四顶点及中心点中的某一点,直接赋值即(,)=,( 心点的像素值是四个顶点像素值的平均) (2)(,)周围四个顶点的像素值相同,则(,)取匹顶点任意一点的值即可,即 (3)如果(,)不满足上述2个条件,得到(,)所在位置周围区域四个顶点和四个顶 点周围最近邻域的12个点的像素值(求解方法详见公式) 3、划分区域:将(,)所在原始图像位置周围四点所围区域市平均分成四个区域,雨 继续判断(,)点属于左上,右上,左下,右下哪个区域; (1)若为左上区域,给出左上区域四个顶点(,),(+,),(,+), +)及四个顶点的中心点的哗标及像素值,并给出步长,然后返回2步进行 判断; (2)若为其他三个区域中的某一区域,则方法同上(1): 4、按照2,3步,这样递归的判断划分下去最后得到的点总会最终满足为前面所定义4 个顶点和中心点的5个点之一的情况。 5、遍历整个图像区域,得到输出插值图像。 实验结果 为了比较说明木文算法应用」图像插值处理的效果,实验对1幅彩色图像分别使用最近 邻插值算法、双线性插值算法、三次卷积插值算法以及夲文算法这4种算法进行旋转处理。 分别得到旋转5°,15°,30的插值图像进行效果比对。实验均是在VC+环境下编程实现的。 图4原始图像 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn (a)最近邻 (b)双线插值 (c)三次卷积 (d)本文方法 图5旋转5°对应的结果 (a)最近邻 (b)双线插值 (c)三次卷积 (d)本文方 图6旋转15°对应的结果 (a)最近邻 (b)双线括值 c)三次卷积 (d)本文方法 图7旋转30°对应的结果 图(a)是使用最近邻插值得到的图像,此方法最为简单,但是插值效果却不理想,可以 看出边缘处(尤其眼睛局围、脸部、身体四周等边缘位置)存在明显的锯齿现象。图(b)是双线 性插值得到的结果图像,佟中锯齿现象虽有改善,但图像整体模糊。佟(c)是一次卷积插值 得到的结果图像,在边缘仍处存在锯芮现象。图(d是用本文算法进行插值后所得到的结果 图像,无论是图像平滑度,还是边缘处的视觉效果,都能有较好的保持。 结果分析 本方法优点在于由于考虑到了插值点邻域内的更多点的颜色值,而且区域划分的更准确 精细,所以本方法与传统插值方法及卷积插值法相比能够得到更好的图像处理效果。并通过 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 实崄证明提出的区域递归划分的图像插值法克服了传统图像插值方法会在新图像中产生明 显的锯齿边缘,图像细节退化,模糊的缺点,有效地提髙了插值图像的质量 点(,)的位置不同时,该点取值与其邻域点的个数和邻域点颜色值的关系也是不同 的。最简单的(,)点为原图像中的顶点或其邻域四点颜色值相同,则其颜色值只由一个点 的颜色值即可确定,此时计算最简单。当(,)位置越靠近某区域顶点或区域中心点时,此 吋(,)点的颜色值的确定需要的邻域点的个数就越多。实验证明最多时需要用到其邻域的 14个点的颜色值。还会有用到4,8,9,11,12,13个点的情况。此外本文的算法在执行 速度上也很高效 结束语 本方法由于考虑到了插值点邻域內的更多点的颜色值,而且区域划分的更准确精细,所 以与传统插值方法及卷积插值法相比,本文提岀的插值方法能够有效保护图像边缘和纹理信 息,边缘和纹理信息更加光滑清晰,有效抑制锯齿现象,细节信息丰富,更加符合人眼的视 觉原琿并得到了更好的图像处理效果。 参考文献 [1]吴锡生,党向盈,赵勇,基于阀值控制的边缘自适应快速图像插值算法[J计算机工程,2007 33(22)226-228, [2] Lianghai Jin, Dchua Li Enmin Song Combining vcctor ordering and spatial information for color imag interpolation Image and Vision Computing, 2009: 410-416 [3]程光权.基丁小波的方向自适应图像插值门电子与信息学报2009,2265-269 「4]詹毅,王明辉,万群,李梦.TV图像插值的双方向扩散改进算法卩.软件学报2009,6,1694-1702 [5]杨云峰,苏志勋,胡金燕.一种保持边缘特征的图像插值方法[.中国图象图形学报.2005, 10(10):1248-1251 6」罗毅,文玉梅,肖义男,改进的PD边缘保持图像插值算法心仪器仪表学报,204,25(4)44-406 I」党向盈、吴锡生,赵勇.新的基于边缘检测提高图像质量旳插值算汏刂」计算机「程与设计,2007, 28(15):3636-3639 [8]侯建华,欧宗璜,栾旭等.基于边缘由线光顺的图像放人算法J.工程图学学报,2006,4:105-110. [9]符祥,郭宝龙,区域指号的自适应图像插值算法[.光电子激光,2008,19(2)233236

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