[發明專利]一種保持邊緣特征的數字圖像放大方法

有效

• 申請號: 201210442006.5
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102930504A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 周元峰;郭瑩瑩;張彩明
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種保持邊緣特征的數字圖像放大方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1確定各待放大像素以及以該待放大像素為中心的相應的待放大單元以及放大單元；

步驟2確定放大單元最外圍像素中每個像素的曲面擬合的區域，并重新采樣放大單元最外圍一圈的像素；

步驟3利用空間自適應方法確定放大單元里面中間像素的系數；

步驟4利用帶約束的最小二乘方法確定出放大單元的中間像素；

步驟5在放大單元中提取高分辨率像素。

2.如權利要求1所述的圖像放大方法，其特征在于：所述的步驟1每個待放大像素的待放大單元以及放大單元的確定方法如下：定義每一個待放大的像素及其周圍的3*3鄰域為待放大單元，將待放大單元放大兩倍之后的6*6像素單元表示為放大單元。

3.如權利要求1所述的圖像放大方法，其特征在于：所述的步驟2曲面擬合并重新采樣放大單元最外圍一圈的像素包括如下步驟：

（1）根據放大單元像素與其待放大單元中像素的對應位置，確定放大單元最外圍一圈像素中每個像素的曲面擬合的區域：首先待放大單元里面的每一個像素對應放大單元的里面的每一個2*2像素；其次利用上述的對應關系，確定最外圍一圈像素在待放大單元中的對應像素，此對應像素的3*3鄰域單元即為曲面擬合的區域；

（2）利用二次多項式對擬合的區域進行曲面擬合；

首先，步驟（1）中的曲面擬合的區域看成是原場景采樣得到，并假設該場景能用分片二次多項式表示；其次，利用式（1）對該擬合區域進行曲面擬合

f_i，j(x，y)=a₁u²+a₂uv+a₃v²+a₄u+a₅v+a₆

u,v∈[-1.5,1.5]????（1）

其中：u＝x-i,v＝y-j；

x,y,u,v分別表示曲面參數變量；

f_i，j(x，y)表示對以P_i-1,j-1為中心的3*3像素進行擬合的曲面函數；

系數a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆通過帶約束的最小二乘求解；

（3）利用兩倍采樣頻率的重新采樣方法獲得最外圍一圈的像素；根據步驟（1）中放大單元與待放大單元中像素的對應關系和曲面函數f_i，j(x，y)，設定放大單元的最外圍一圈的每一個像素的積分范圍為待放大單元中對應像素的積分范圍的四分之一，即擴大兩倍的采樣頻率進行重采樣。

4.如權利要求1所述的圖像放大方法，其特征在于：所述的步驟3中中間像素系數的確定步驟如下：

（1）將自回歸模型運用于待放大單元的像素：待放大單元的每一個像素分別與其相鄰的水平-垂直方向及對角線方向的四個像素滿足線性一階關系；

（2）通過帶約束的最小二乘法把待放大單元像素的系數求解出來：首先，將步驟（1）中的一階線性關系設為約束條件；其次，用帶約束的最小二乘法求解出待放大單元中像素的系數；

（3）通過待放大單元與放大單元的對應關系求解放大單元中間像素的系數。

5.如權利要求1所述的圖像放大方法，其特征在于：所述的步驟4的確定方法：首先，放大單元的中間像素與相鄰像素之間滿足線性關系，即中間像素分別表示成對角方向上像素以及水平-垂直方向上像素的一階線性形式；其次，構造一個包含上述線性關系的函數，并根據函數對所有的中間像素求微分來構建方程組；最后，求解方程組得到中間像素。