基于双线性插值改进算法的图像放大技术实现(精)

2006・ 10月号・软件导刊 91
基于双线性插值改进算法的图像放大
技术实现
王杉, 范学峰
(同济大学电子信息与工程学院, 上海 200433
摘要:针对双线性插值算法在图像放大过程中处理图像边缘部分的不足, 提出了一种新的改进算法。

该算法通过分析图像的局部结构对图像分别进行插值。

同质区域采用双线性插值算法, 边缘区域采用基于圆形孔径的方法进行放大。

此外, 通过与传统算法进行比较, 利用实例说明了该算法在图像处理细节部分的优越性。

关键字 :双线性插值; 图像放大技术; 图像处理技术中图分类号:TP317.4
文献标识码:A
文章编号:1672-7800(2006 10-0091-02
0前言
数字图像处理技术起源于 20世纪 20
年代, 经过半个多世纪的发展, 已经广泛应用于工业、医疗保健、航空航天等各个领域, 在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

图象处理技术的一个基本内容是图像的放大和缩小 (简称放缩 , 它在图像显示、传输 (通信、分析及动画制作等方面有着广泛的应用。

图像放大的基本要求是能够以较快速度得到较好的放大效果, 即放大后所需要的图像处理细节部分仍然清晰。

在图像放大时要进行插值运算, 理想的插值是辛格函数插值 [1]。

但由于它的运算量太大, 所以在实际应用中, 重复平移象素法 [2]
(Du-
plicatePixels
和双线性插值法 [3](BilinearIn-terpolation 是最常用的图像放大算法。

虽然这两种算法都有较快的速度, 但是在放大效果方面有所不足。

重复平移象素法只是简单地复制源象素点最邻近的象素点 (最邻近取样 , 其结果是产生象素块 (即马赛克 ,使得图像整体不清楚。

而双线性插值法则利用了源象素点周围邻近的 4个象素点的线性平均权值计算目标象素
点值, 这样虽然可以得到较好的整体效果, 但图像的边缘模糊, 细节部分不够清晰。

笔者提供了一种基于双线性插值的改进算法, 该算法针对双线性插值算法在边缘处理上的不足, 加以了改进, 从而使得放大后的图像处理细节部分仍然清晰。

1基于双线性插值的改进算法
1.1基本思想
该算法通过分析图像的局部结构对图像分别进行插值。

原始图像将被分为两部分:同质区域和边缘区域。

不同区域的象素使用不同的方法进行插值。

算法的基本步骤如图 1
所示。

图 1算法的基本步骤
本文将通过预先设定的阈值来判定一个象素属于同质区域还是边缘区域。

首先, 通过一个 3×3的窗口判定在水平、垂直和对角线方向上不同象素的值。

之所以选择 3×3的窗口是因为其可以减少本算法的计算量和结构复杂度。

然后, 逐个判定 4个方向上像素值的差值。

4个方向上象素值的差值如图 2所示。

如果差值比预先设定的阈值小, 那么尚未被插值的象素点 (白色的点就被认为属于同质区域, 反之, 则属于边缘区域。

在同质区域内的象素点将直接使用双线性插值进行处理, 边缘区域的象素点将采用一种新的算法进行插值。

1.2具体步骤
判断象素点属于哪个区域的具体步骤如下:设定 X 表示原始图像, 其大小为
H*W,
将图像放大 2倍, 放大后的图像用 Y 表示。

原始图像上的象素点用 X i, j 表示, 放大后的图像上的象素点用 Y2i, 2j 表示。

以图 3为例, 将依据 Y 2i,2j 、 Y
2i+2,2j、 Y 2i,2j+2、 Y 2i+2,2j+24个原始象素点,采用下面所述的方法来判定其中的 Y 2i+1,2j、 Y 2i,2j+1、 Y 2i+1,2j+13个象素点属于哪个区域。

如果象素点属于
同质区域, 则将采用双线性插值法确定其
作者简介:王杉 (1983— , 女, 安徽省安庆市潜山县人, 上海同济大学计算机应用技术专业硕士研究生, 研究方向为计算机网络与信息处理; 范学峰 (1947— ,
男, 上海同济大学博士 (硕士生导师、研究员, 研究方向为计算机网络与信息处理。

92软件导刊・ 2006・ 10月号
象素值。

/2 倍。

当放大 2倍后, 该圆的面积大小为 6.28。

从图 4可以看出, 该圆为放大两倍后所
形成的正方形的外接圆。

同理, 若放大 3倍, 则采用的圆也为相应的正方形的外接
圆。

2006・ 10月号・软件导刊 93
基于免疫算法的二次曲面几何
参数提取
石秋华, 常呈果, 刘雪梅, 牛志轩
(华北水利水电学院, 河南郑州 450045
摘要 :在机械产品的逆向工程中, 针对测量数据提取常用二次曲面几何参数非常重要 , 它有助于理解设计意图, 提高重建模型的精度和效率。

提出了基于实数编码免疫算法针对离散数据点进行二次曲面提取的方法。

数值实验结果证明了此算法的有效性、鲁棒性和精确性。

关键词 :免疫算法; 二次曲面; 实数编码; 逆向工程中图分类号:TP301.6
文献标识码:A
文章编号:1672-7800(2006 10-0093-03
0前言
逆向工程是将现有实物或模型经数
字化后转换为 CAD 模型的过程。

机械零件的表面存在大量的平面和二次曲面等规则曲面, 将零件中的规则曲面从测量数据中提取出来, 并判断曲面类型, 计算其几何参数, 不仅可以提高重建模型的精度
和模型重建的速度, 而且还可以还原设计意图, 便于实现参数化设计与修改[1]。

目前基于离散数据提取二次曲面几何参数的研究较少, 加拿大的 Roth [2]等人用遗传算法实现了几何元素的提取, 前提条件是已知二次曲面或曲线的方程, 然后用基于整数编码的遗传算法寻找能表示曲面的最小点集, 二次曲面的方程或参数
采用最小二乘法获得。

利用最小二乘法时, 若初值选择不好, 会使迭代不收敛。

英国 Cardiff 大学的 Marshall 等 [3]和浙江大学的吕震、柯映林采用改进的最小二乘法进行二次曲面提取, 他们首先对二次曲面重新参数化, 用近似距离代替实际距离以简化计算, 然后用 Levenberg-Marquardt 迭代法求解目标函数。

该算法在曲率变小
基金项目 :航空科学基金项目 (04H53059 和华北水利水电学院青年科研基金项目 (HSQJ2004003
作者简介:石秋华 (1977- , 女, 河南许昌人, 华北水利水电学院助教 , 主要研究方向为逆向工程; 常呈果 (1977 , 女, 河南鹤壁人, 华北水利水电学院助教, 主
要研究方向为数据库。

An Improved Algorithm Based on Bilinear Interpolation in Image Mag-nification and Its Realization
Wang Shan, Fan Xuefeng
(School of Electronic and Information Engineering,Tongji University,Shanghai 200433
bi l i neari nt er pol at i on;edge;ci r cul araper t ur e;m agni f i cat i on;i m pr oved al gor i t hm。