自適應(yīng)立方卷積圖像插值算法

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1、2014年10月北京航空航天大學學報October2014第40卷第10期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01.40No.10自適應(yīng)立方卷積圖像插值算法李春龍潘海俠王華峰(北京航空航天大學軟件學院,北京100191)摘要:圖像插值是圖像處理的一項重要技術(shù),可適用于多個領(lǐng)域,近年來多使用該技術(shù)進行圖像縮放.針對傳統(tǒng)圖像縮放算法邊緣處理效果較差、邊緣檢測插值算法復雜度高的問題,提出一種有效增強邊緣輪廓的自適應(yīng)立方卷積插值算法.該

2、算法結(jié)合邊緣梯度變化和立方卷積插值的特點,使得圖像在平坦和紋理區(qū)域均能取得理想效果.實驗結(jié)果表明,與基于邊緣檢測的插值算法相比,該算法具有較低的復雜度,平均運算時間降低了3.19S;與立方卷積算法相比,圖像峰值信噪比有較大的提高,峰值信噪比增加了0.89dB.關(guān)鍵詞:圖像插值;邊緣檢測;立方卷積;梯度;峰值信噪比中圖分類號:TP751文獻標識碼:A文章編號:1001.5965(2014)10-1463-06Adaptivecubicconvolutionbasedimageinterpolationa

3、pproachLiChunlongPanHaixiaWangHuafeng(SchoolofSoftware,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Imageinterpolationisanimportanttechniqueofimageprocessing,whichcanbeusedinmanyimageprocessareas.Inrecentyears,itisoftenused

4、tozoominorzoomoutimages.Anoveleffectiveimageinterpolationmechanismtoenhancetheenlargedimageedgeswasproposedforthevisualartifactsproblemintraditionalmagnificationalgorithmsandthehighcomputationalcostinsomeadaptiveimageinterpolationalgo—rithms.Theproposed

5、algorithmcombinestheedge—directedgradientwiththecubicconvolutioninterpolationalgorithmtoobtainthehigherqualityofanimagebothintheedgesandsmoothareas.Theresultshowsthattheproposedalgorithmgetsabettervisualeffectandeffectivelyremovesthejaggyandblurattheedg

6、e.Theproposedalgorithmislesscomplexwithrunningtimereducedby3.19sonaverage,comparedwiththeedge—adaptiveinterpolationalgorithm,andhashigherqualitywiththepeaksignal—to-noiseratio(PSNR)raisedby0.89dBonaverage,comparedwiththecubicalgorithm.Keywords:imageinte

7、rpolation;edgedirection;cubicconvolution;gradient;peaksignal-to—noiseratio(PSNR)’近年來隨著硬件的快速發(fā)展,多處理器設(shè)備已普及化,且很多設(shè)備支持GPU.因此圖像數(shù)值計算不再是瓶頸問題,用戶開始轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蟾叻直媛蕡D像和高清視頻.與低分辨率圖像相比,高分辨率圖像能提供更豐富的細節(jié)信息.目前,大量現(xiàn)存的圖像獲取設(shè)備只能獲取低分辨率圖像,不能滿足人們的需要.更換設(shè)備耗費巨大,不易實現(xiàn),且分辨率也不能無限制提高.一種有效的方式是利用

8、圖像插值獲取高分辨率圖像.傳統(tǒng)插值算法¨-2]的主要缺陷是不能很好地保持圖像邊緣,插值后的圖像會產(chǎn)生邊緣模糊和鋸齒.為了解決插值后圖像邊緣模糊或鋸齒等缺陷,研究人員提出了多種邊緣插值算法.Li等人提出一種基于協(xié)方差的邊緣導向插值算法¨1,從低分辨率圖像中估計局部協(xié)方差系數(shù),根據(jù)高、低分辨率圖像局部協(xié)方差之間的幾何對偶關(guān)系實現(xiàn)收稿B期:2013.10.30;網(wǎng)絡(luò)出版時間:2014-04-0318:15;DOI:10.13700/j.bh.1001-5965

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