[發明專利]一種圖像重采樣方法及系統

有效

• 申請號: 201110397693.9
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103136725A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 白小晶;劉書華;胡希馳;楊鏡
• 申請（專利權）人: 方正國際軟件有限公司;方正國際軟件（北京）有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理技術領域，尤其涉及一種高質量的圖像重采樣方法及系統。

背景技術

重采樣是圖像處理的一項基礎任務，對圖像進行旋轉、平移、縮放等處理都需要對圖像重采樣。現有技術中，常用的重采樣方法有最近鄰法、雙線性插值法、雙三次插值法等。

上述現有方法中，最近鄰法速度最快，但馬賽克嚴重，采樣結果不連續；雙線性插值法結果較連續，但圖像變得比較模糊，像經過了平滑一樣；雙三次插值法，或稱三次卷積內插法，最早見于《Cubic?convolution?interpolation?for?digital?image?processing》(1981)，是獲得最廣應用的重采樣方法，它采用了離采樣點最近的4*4鄰域點灰度插值計算采樣值，在現有算法中保真度最高。然而，在X、Y方向上與基點的相對距離確定后，鄰域各點的權重也就確定了，可以說采樣點的位置決定了采樣結果，和采樣位置的鄰域內容無關。雖然雙三次插值法較雙線性插值法的采樣結果模糊化程度要輕，但仍然沒有能避免模糊化。

另外，一些基于邊緣修正的重采樣研究文獻試圖解決模糊化問題，但又引入了其他失真問題，而不具備推廣價值。

現有的重采樣方法通常只和采樣點的位置相關，缺乏對采樣部位的內容考慮，因此導致結果圖像存在馬賽克或模糊等質量退化的問題。在眾多重采樣方法中，雙三次插值法因其計算快速，保真度高而得到了廣泛應用，但其易導致邊緣部位的模糊現象，在放大圖像時尤為明顯。

發明內容

針對現有技術中所存在的不足，本發明提出一種內容相關的圖像重采樣方法及系統，該方法及系統在擁有高保真度的同時，避免了現有方法及系統存在的圖像模糊問題，適用于圖像旋轉、平移、縮放等應用。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下所描述：

一種圖像重采樣方法，包括以下步驟：

(1)計算基礎采樣結果；

(2)計算原圖的梯度、差異度、一階和二階偏導信息；

(3)計算基于原圖的修正掩模；

(4)對每個采樣點，計算5*5鄰域內各點到采樣部位的預測灰度值；

(5)綜合5*5鄰域內各點的梯度、差異度、到采樣部位的距離等因素，計算各點權重，加權累積得到采樣預測值；

(6)基于插值所得采樣點掩模值，合成最終采樣結果。

進一步，步驟(1)中，采用高斯卷積法計算基礎采樣結果。

進一步，步驟(5)中，在計算鄰域各點權重時，將權重W拆分為幾個因子的乘積：

W＝WB·WD·WS

其中，WB為邊緣權重因子；WD為距離權重因子，WS為差異量權重因子。

本發明還提供了一種圖像重采樣系統，包括以下裝置：

基礎采樣結果計算裝置：用于計算基礎采樣結果；

梯度、差異度和偏導信息計算裝置：用于計算原圖的梯度、差異度、一階和二階偏導信息的裝置；

修正掩模計算裝置：用于計算基于原圖的修正掩模；

預測灰度值計算裝置：用于對每個采樣點計算5*5鄰域內各點到采樣部位的預測灰度值；

采樣預測值計算裝置：用于綜合5*5鄰域內各點的梯度、差異度、到采樣部位的距離因素，計算各點權重，加權累積得到采樣預測值；

最終采樣結果合成裝置：用于基于插值所得采樣點掩模值，合成最終采樣結果。

本發明的效果在于：采用本發明所述的方法及系統對圖像重采樣時，在擁有高保真度的同時，避免了現有方法帶來的圖像模糊問題，尤其具備良好的邊緣保持性能。無論圖像旋轉還是放大，都良好的保持了與原圖一致的邊緣清晰度。在對重采樣質量要求很高的應用上(如醫學影像)，本發明具有重大實用價值。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種重采樣方法的流程圖；

圖2為旋轉前原圖；

圖3為采用雙三次法重采樣效果圖；

圖4為采用本發明所述方法重采樣效果圖；

圖5為原圖；

圖6為原圖局部放大圖；

圖7為采用雙三次法重采樣效果圖；

圖8為采用本發明所述方法重采樣效果圖；

圖9為蕾娜圖；

圖10為采用雙三次法重采樣效果圖；

圖11為采用本發明所述方法重采樣效果圖；

圖12為原圖；

圖13為采用雙三次法重采樣效果圖；

圖14為采用本發明所述方法重采樣效果圖；

圖15為采樣點相關范圍示意圖；

圖16為距離權重分布示意圖。