数字图像缩放技术研究

摘 要 本文从生产实践上遇到的插值问题出发，对插值技术做了一个必要的介绍，指明了目前数学的常见的插值类型。为了对算法进行实现，性能与运算量做一个分析。数字图像缩放技术主要基于插值算法。本文首先研究了当今比较流行的几种缩放算法，再介绍了常用的插值算法如：最近邻插值、双线性插值和双三次插值算法，并且从实验上分析了三种算法的优劣，通过实验结果可以出，双三次插值算法效果良好，具有重大的现实意义。 关键词：图像缩放，插值技术， 最近邻插值，双线性插值，双三次插值 v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} 什么是数字图像缩放 一般来说，数字图像缩放就是指图像分辨率的变换。包括由高分辨率图像转变为底分辨率图像和有低分辨率图像转变为高分辨率图像。数字图像缩放是图像处理领域里非常常见的操作，属于数字图像的几何变换范畴。随着信息科技的发展，图像缩放技术的应用范围越来越广，包括计算机图像处理软件中的应用，互联网上的多媒体浏览，数字电视视频传输与显示领域，天文与气象观测领域，军事领域，医学图像应用领域及数码照片拍摄与处理领域。总之只要有视频多媒体的地方，有图像处理的地方，都会有数字图像缩放技术的身影。随着数字化时代的到来，该技术会越来越多的得到应用。本文主要针对于数字电视领域图像缩放，因此在算法上有较强的针对性，对于一些在数字电视领域难以实现的算法不做过多研究。 1.1.2 数字图像缩放的算法概述 就目前来说，数字图像缩放技术主要是应用数学上的插值理论，使用插值（Interpolation）算法。传统的图像插值算法有最近邻插值（Nearest Neighbor Interpolation），双线性插值（Bilinear Interpolation），双三次插值（Bicubic Interpolation）。传统插值算法在MATLAB中都有相应的工具函数，属于比较成熟的算法。在当今流行的插值算法多是对传统插值算法的改进，包括基于近临插值与邻域取平均的图像缩小算法，基于Ferguson曲面插值的图像缩放方法，带系数自适应插值算法及其改进，基于数字图像边缘提取的插值算法及改进，基于图像增强技术提高图像分辨率方法，随着小波技术的发展，还有越来越多的基于小波的图像插值算法。但本人觉得由于基于图像增强技术提高图像分辨率方法和基于小波的图像插值算法计算量过大，加上当今硬件处理速度的限制，很难应用于数字电视的视频处理领域，达到实时处理的要求。随着硬件技术的发展有望应用于数字电视视频处理领域。 1.2数字图像缩放技术[7] 由于图像像素的灰度值是离散的，因此一般的处理方法是对原来在整数点坐标上的像素值进行插值生成连续的曲线(面)，然后在插值曲线(面)上重新采样以获得放大或缩小图像像素的灰度值。以一维空间像素的灰度插值为例，图3.1所示的是将原图的5个像素缩小为4个像素的过程：先根据 ～ 这五个像素的灰度值采用选定的插值算法生成插值曲线，再对该曲线进行重采样得到缩小后的四个像素 ～ ，从而实现图像的缩放。下面简要介绍目前常用的三种插值采样方法。 本文章节安排 本文章节安排如下：第一章? 绪论，介绍几本概念；第二章? 介绍数字图像理论基础；第三章? 数字图像缩放算法研究；第四章? 本文涉及的方法研究；第五章 缩放算法的比较；第六章 总结与展望。