專利名稱：基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種數(shù)字視頻處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法。
背景技術(shù)：
圖像內(nèi)插是為了從一個低分辨率圖像獲得一幅相對應(yīng)的高分辨率圖像。圖像內(nèi)插問題對于很多現(xiàn)實問題是很基本的，例如生物測定學(xué)、監(jiān)控和社會安全等等。這些實際問題中，由于使用的攝像頭的感光器件分辨率不高，所獲取的影響分辨率比較低。而且由于下采樣的效應(yīng)，經(jīng)常會出現(xiàn)明顯的頻率混跌效應(yīng)。根據(jù)乃奎斯特-香農(nóng)抽樣定理，在采樣過程中，如果采樣頻率低于高分辨率圖像的最高頻率的兩倍時，圖像中高于一半采樣頻率的信息將會丟失。這在時域信號中會引起混疊?，F(xiàn)有的方法一般基于邊沿一致的假設(shè)高分辨率圖像和低分辨率圖像具有完全一致的結(jié)構(gòu)信息，但是這個假設(shè)對于含有頻域混疊效應(yīng)的低分辨率圖像并不成立。因此，研究一種新的內(nèi)插方法來不僅能夠恢復(fù)鋒利的邊沿，而且能最大程度的去除頻域混疊效應(yīng)，仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Xiangjun Siang等人在《IEEE Transactions on ImageftOcessing》(美國電氣工程學(xué)會圖像處理雜志)2008年第17卷第887到第896 M JlM^Sil “ Image interpolation by adaptive 2~d autoregressive modeling and soft-decision estimation”(基于二維自適應(yīng)自回歸模型和軟判決估計的圖像內(nèi)插方法) 文章中提出了一種基于二維自適應(yīng)自回歸模型和軟判決估計的圖像內(nèi)插方法，該方法首先在低分辨率圖像的每一個小的鄰域中學(xué)習(xí)得到一個2-D的分段自回歸模型，然后用它在高分辨率圖像網(wǎng)格上估計待插值的像素。此自回歸模型在圖像的小的區(qū)域內(nèi)是固定的，因此在一定程度上可去除頻率混疊效應(yīng)。相比現(xiàn)有的最佳的圖像內(nèi)插方法，這種基于二維自適應(yīng)自回歸模型和軟判決估計的圖像內(nèi)插方法速度提升了 20倍，由峰值信噪比(PSNR)衡量的圖像質(zhì)量提高了近ldB，在低分辨率圖像含有比較嚴(yán)重的頻率混疊效應(yīng)時，恢復(fù)的圖像質(zhì)量下降約10% -30%。這種方法沒有完全避開頻率混疊效應(yīng)對于內(nèi)插結(jié)果的干擾，在一定程度上影響了恢復(fù)的高分辨率圖像的質(zhì)量。這促使去尋找一種新的內(nèi)插方法來不僅能夠恢復(fù)鋒利的邊沿，而且能最大程度的去除頻域混疊效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法，通過使用一系列相似的圖像塊來估計待插值的像素值，其中圖像塊的大小隨著迭代次數(shù)的增長從大到小依次減小。為了進(jìn)一步提升性能，在每次迭代運算時，輸入是前面大尺度的所有迭代運算的輸出。使用這樣一種策略，在開始迭代的幾步，使用大的圖像塊尺度，可以有效地減小低分辨率圖像中的混疊效應(yīng)對尋找相似塊時的影響，大大增加了真實相似塊找到的可能性。隨后，在后面的迭代步驟里，逐漸減小圖像塊尺度，這樣不僅可以濾除由大尺度圖像塊匹配帶來的在紋理細(xì)致區(qū)域的誤差，而且還能夠在紋理細(xì)致區(qū)域避免過擬合。在每一步迭代中，對于高分辨率圖像的每個需要插值的網(wǎng)格，將這個網(wǎng)格為中心的塊從局部區(qū)域中尋找最相似的幾個備選圖像塊，這幾個備選圖像塊的中心必須屬于低分辨率圖像的像素。這樣對于每個待插值的網(wǎng)格，就有幾個備選像素值，然后利用備選像素的加權(quán)平均進(jìn)行本次迭代中圖像的內(nèi)插。在與已有的圖像內(nèi)插方法進(jìn)行對比的一系列實驗結(jié)果中，驗證了此方法在去除混疊效應(yīng)時的有效性，同時此方法所恢復(fù)的高分辨率圖像在主觀視覺效果和客觀峰值信噪比值方面都優(yōu)于已有的內(nèi)插方法，其中峰值信噪比值提升了近IdB。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟第一步、給定一幅原始圖像I1,采用三次諧波內(nèi)插方法對原始圖像進(jìn)行初始化得到迭代初始圖像巧所述的三次諧波內(nèi)插方法是指對二維圖像按照先行后列的順序依次內(nèi)插，對于
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每一個待插值的像素y」，采用的公式為
權(quán)利要求
1. 一種基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步、給定一幅原始圖像I1，采用三次諧波內(nèi)插方法對原始圖像進(jìn)行初始化得到迭代初始圖像第二步、將迭代初始圖像巧作為輸入圖像，設(shè)置輸入圖像的圖像塊大小為 (Pmax-PsX (t-1)) X (pmax-psX (t-1))，其中pmax為最大圖像塊大小，Ps為塊大小的迭代步長，t為迭代計數(shù)，從1開始，每次迭代加1 ；第三步、對于每個待插值像素y」，通過高斯核函數(shù)計算待插值像素與所有輸入圖像中局部鄰域內(nèi)的所有原始圖像的像素χ的相似度
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法，其特征是，所述的三次諧波內(nèi)插方法是指對二維圖像按照先行后列的順序依次內(nèi)插，對于每一個待插值的像素 yj，采用的公式為
全文摘要
一種視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的基于多尺度的局部的圖像內(nèi)插方法，通過高斯核函數(shù)計算待插值像素與所有輸入圖像中局部鄰域內(nèi)的所有原始圖像的像素的相似度作為權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均，得到的插值圖像通過多次迭代實現(xiàn)。本發(fā)明得到的結(jié)果的峰值信噪比相對于目前最優(yōu)秀的方法提升了近1dB，能夠有效地去除混疊效應(yīng)，同時能夠恢復(fù)出視覺質(zhì)量更好的高分辨率圖像。
文檔編號G06T5/00GK102156967SQ20111008915
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者徐奕, 楊小康, 林巍峣, 郭愷 申請人:上海交通大學(xué)