[發明專利]基于局部雙二次多項式插值的數字圖像放大方法

有效

• 申請號: 201811222611.5
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109447904B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 張彩明;周丹雅
• 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: 李健康

本發明公開了一種基于局部雙二次多項式插值的數字圖像放大方法，該方法包括以下步驟：對輸入的低分辨率圖像采用最小二乘方法計算每個像素點處的一階偏導數；對一階偏導數進行雙二次樣條插值，得到每對相鄰像素中點處的一階偏導數；遍歷每個像素點，在[i?1,i+1]×[j?1,j+1]區域上以一階偏導數作為插值條件，分別進行二次樣條插值和Hermite插值產生新的像素點；將[i?1,i+1]×[j?1,j+1]區域分成9個子區域，并構造每個子區域的擬合曲面片；將每四個相鄰像素處的曲面片加權組合，拼合到一起形成整體擬合曲面；整體擬合曲面重采樣得到初次放大的高分辨率圖像；計算殘差圖像并將放大的殘差圖像投影到高分辨率圖像上，重復此步驟，直到達到停止條件則停止迭代，完成圖像放大。本發明的方法生成的放大圖像具有較高的精度和較好的視覺效果。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種基于局部雙二次多項式插值的數字圖像放大方法。

背景技術

圖像放大是從給定的低分辨率圖像中重構出高分辨率圖像的處理技術，在圖像信息處理中是非常重要的輔助方法，在視頻監控、邢事偵查、遙感技術、醫學圖像處理等領域都有廣泛的應用。

圖像放大方法的種類很多，其中，插值方法是目前應用比較廣泛且成熟的技術，使用鄰域的像素來估計未知的高分辨率圖像的像素。

傳統的圖像放大插值算法，例如雙線性插值和雙三次插值，操作簡單，效果不錯。然而，這些方法本質上都是用預先設定的光滑函數來擬合原曲面，由于其固定性的限制，不能很好地反映圖像的結構信息，放大后的圖像具有比較明顯的方塊和鋸齒狀形狀。

還有一些邊緣導向的插值方法對傳統插值方法進行了改進，來獲得圖像的邊緣結構信息，使得放大后的圖像邊緣更清晰，提高了視覺效果。然而，這些方法仍會產生部分失真，使得放大圖像質量不高。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于局部雙二次多項式插值的數字圖像放大方法，本發明的方法生成的放大圖像具有較高的精度和較好的視覺效果。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

采用二次樣條插值和Hermite插值在相鄰像素中點處和網格中心點處插值出新的像素點，將[i-1,i+1]×[j-1,j+1]區域分成9個子區域，分別構造每個子區域的擬合曲面片，組成中心像素點處的擬合曲面；然后由四個相鄰像素處的曲面片加權組合拼合到一起形成整體擬合曲面，重采樣得到初次放大的高分辨率圖像；計算殘差圖像并將放大的殘差圖像投影到得到的高分辨率圖像上，重復此步驟，直到達到停止條件則停止迭代，完成圖像放大。

本發明的具體步驟為：

1)對輸入的低分辨率圖像采用最小二乘方法計算每個像素點處的一階偏導數；

2)對一階偏導數進行雙二次樣條插值，得到每對相鄰像素中點處的一階偏導數；

3)遍歷每個像素點，在[i-1,i+1]×[j-1,j+1]區域上以一階偏導數作為插值條件，分別進行二次樣條插值和Hermite插值；

4)將[i-1,i+1]×[j-1,j+1]區域分成9個子區域，構造每個子區域的擬合曲面片，拼合在一起構成中心像素點處的擬合曲面；

5)每四個相鄰像素處的曲面片加權組合形成整體擬合曲面；

6)整體擬合曲面重采樣得到初次放大的高分辨率圖像H₀；

7)計算殘差圖像并將放大的殘差圖像投影到得到的高分辨率圖像上，重復此步驟，直到達到停止條件則停止迭代，完成圖像放大。

本發明的有益效果：