图像亚像素插值方法及装置、计算机可读存储介质制造方法及图纸

图像亚像素插值方法及装置、计算机可读存储介质，涉及图像处理技术领域，插值方法为采用新创的一种插值算法来计算待插入亚像素的像素值，该插值算法为，待插入亚像素的像素值为正反方向上6个已知像素的插值系数分别乘以各自权重并累加得出，权重由权重函数确定，越近的已知像素的权重越大。首先根据已知像素，代入所述插值算法计算求解各个已知像素的插值系数，然后根据插值算法计算待插入亚像素的像素值。本发明专利技术的插值方法精度更高。本发明专利技术的插值方法精度更高。本发明专利技术的插值方法精度更高。

Image sub-pixel interpolation method and device, computer readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
图像亚像素插值方法及装置、计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及图像处理


技术介绍

[0002]数字图像处理技术在诸多领域中被广泛使用，摄影测量是其中一个应用领域。摄影测量是对被测对象拍摄图像，通过对图像数据的分析得出被测参数的测量方法。由于相机自身的硬件限制，拍摄得到的图像不是无限像素密度的，因此可能被测标志点在图像中的位置处于整像素(图像的原始像素，即由相机拍摄到的像素)之间的间隙，而不是整像素，此时就需要插入亚像素以使被测标志点的位置是一个像素。常用的亚像素插值算法有双线性插值算法、立方函数插值算法等，这些算法的精度不够高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种图像亚像素插值方法，其精度更高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案。
[0005]1、图像亚像素插值方法，在待处理图像的平面内定义平面直角坐标系，X轴与所述图像的整像素的一个排列方向平行，Y轴与所述图像的整像素的另一个排列方向平行，以在坐标轴方向上排列的相邻的两个整像素之间的间距为单位长度1，
[0006]插值算法为：
[0007][0008][0009]表示坐标为(x+Δx,y0)的位置，x+Δx表示与X坐标为x的已知像素相距为Δx的位置，表示在坐标为(x+Δx,y0)的位置插入的亚像素的像素值，表示坐标为(x+k,y0)的已知像素的插值系数，为权重函数β5(m(在坐标为(k
‑
Δx,y0)的位置的函数值；
[0010]表示坐标为(x0,y+Δy)的位置，y+Δy表示与Y坐标为y的已知像素相距为Δy的位置，表示在坐标为(x0,y+Δy)的位置插入的亚像素的像素值，表示坐标为(x0,y+k)的已知像素的插值系数，为权重函数β5(m)在坐标为(x0,k
‑
Δx)的位置的函数值；
[0011]Δx∈(0,1)，Δy∈(0,1)，k∈[
‑
2,3]且k为整数；x0、y0分别表示已知像素的X坐标和Y坐标；
[0012]整像素指所述图像的原始像素，亚像素指后期插入的像素，已知像素包括整像素和已插入的亚像素；
[0013]Y坐标为y0时，令m＝k
‑
Δx，X坐标为x0时，令m＝k
‑
Δy，所述权重函数β5(m)为：
[0014][0015]令Δx＝0、Δy＝0，将插值系数未知的已知像素的坐标值、像素值代入所述插值算法，计算得出各插值系数未知的已知像素的插值系数；
[0016]Y坐标为y0时，将待插入亚像素位置的X坐标值转换为x+Δx，根据所述插值算法计算得出该待插入亚像素的像素值；
[0017]X坐标为x0时，将待插入亚像素位置的Y坐标值转换为y+Δy，根据所述插值算法计算得出该待插入亚像素的像素值。
[0018]本专利技术的图像亚像素插值方法，首先根据已知像素的像素值及坐标，通过插值算法计算得出已知像素的插值系数，然后再根据待插入亚像素位置的坐标，通过插值算法计算得出待插入亚像素的像素值，计算插值系数及计算亚像素的像素值采用的是同样的插值算法，确保在插值算法的框架下，整像素及插入的亚像素均符合同样的规律。图像中的像素，位置接近的像素，它们的像素数据也可能比较接近，本专利技术的图像亚像素插值方法，考虑了插值区域正反方向上各3个最近的已知像素的对插值区域的影响，由Δx∈(0,1)，Δy∈(0,1)，k∈[
‑
2,3]且k为整数可知，在X轴方向或Y轴方向，相邻的两个已知像素之间的区域为插值区域，待插入亚像素的像素值，由正反方向上各3个最近的已知像素的插值系数分别乘以相应的权重累加得到，距离越近的已知像素，影响越大，其权重也越大，符合图像内像素的一般规律。综上，通过本专利技术的图像亚像素插值方法插入的亚像素能更准确地反映被拍摄物，精度更高。所述插值算法也具有高阶可导性，适用范围更广。
[0019]2、在技术方案1的基础上，插值系数的计算方法为，
[0020]沿着X轴方向卷积计算经过快速傅里叶变换，如下：
[0021][0022][0023][0024]为傅里叶变换，ω
x
是当y＝y0时沿着X轴方向的频域特性，经过傅里叶变换得到经过傅里叶变换得到经过傅里叶变换得到
[0025]将时域计算转换为频域计算，做傅里叶变换得到：
[0026][0027]则得出：
[0028][0029]再对做傅里叶逆变换即可得出插值系数c(x+
[0030]沿着Y轴方向卷积计算经过快速傅里叶变换，如下：
[0031][0032][0033][0034]为傅里叶变换，ω
y
是当x＝x0时沿着Y轴方向的频域特性，经过傅里叶变换得到经过傅里叶变换得到经过傅里叶变换得到
[0035]将时域计算转换为频域计算，做傅里叶变换得到：
[0036][0037]则得出：
[0038][0039]再对做傅里叶逆变换即可得出插值系数做傅里叶逆变换即可得出插值系数
[0040]在计算待插入的亚像素的像素值之前，需要先根据已知像素及插值算法计算出插值系数未知的已知像素的插值系数，对每个插值系数未知的已知像素按插值算法列的算式，涉及到包含自身在内的六个已知像素的插值系数，对全部插值系数未知的已知像素按
插值算法列算式后组成方程组才可求解得出各插值系数未知的已知像素的插值系数，如果采用传统方法进行计算，以水平方向n个像素为例，则在水平方向将建立n个方程，其未知数有n个c(x,y)，则得到的线性方程组表达式A
n
×
n
X
n
×1＝B
n
×1，求解这样的大型矩阵其计算量是非常庞大的。本专利技术中，根据插值算法具有的卷积特性，因此可以将矩阵的卷积通过快速傅里叶变换，得到频域特性，求解后再由频域转变为时域得到插值系数，如此可极大减少计算量。
[0041]3、在技术方案1的基础上，Y坐标为y0时，如X坐标为x+2、x+3、x
‑
1或x
‑
2的位置无已知像素，则在上述位置填充伪像素作为已知像素；X坐标为x0时，如Y坐标为y+2、y+3、y
‑
1或y
‑
2的位置无已知像素，则在上述位置填充伪像素作为已知像素；伪像素指预设像素值的像素。因本专利技术的图像亚像素插值方法，在计算一个待插入亚像素的像素值时，需要考虑左右各3个已知像素，这样在图像边缘的两个插值区域就无法插入亚像素，为此，如需插入亚像素的位置在图像边缘的两个插值区域内，就在相应位置填充伪像素作为已知像素，以供计算该插值区域内的待插入亚像素的像素值，如此可在图像全域进行插值计算插入亚像素，避免图像边缘部分无法插入亚像素。
[0042]4、在技术方案3的基础上，伪像素的像素值为与其距离最近的已知像素的像素值。
[0043]5、计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.图像亚像素插值方法，其特征是，在待处理图像的平面内定义平面直角坐标系，X轴与所述图像的整像素的一个排列方向平行，Y轴与所述图像的整像素的另一个排列方向平行，以在坐标轴方向上排列的相邻的两个整像素之间的间距为单位长度1，插值算法为：插值算法为：插值算法为：表示坐标为(x+Δx，y0)的位置，x+Δx表示与X坐标为x的已知像素相距为Δx的位置，表示在坐标为(x+Δx，y0)的位置插入的亚像素的像素值，表示坐标为(x+k，y0)的已知像素的插值系数，为权重函数β5(m)在坐标为(k
‑
Δx，y0)的位置的函数值；表示坐标为(x0，y+Δy)的位置，y+Δy表示与Y坐标为y的已知像素相距为Δy的位置，表示在坐标为(x0，y+Δy)的位置插入的亚像素的像素值，表示坐标为(x0，y+k)的已知像素的插值系数，为权重函数β5(m)在坐标为(x0，k
‑
Δx)的位置的函数值；Δx∈(0，1)，Δy∈(0，1)，k∈[
‑
2，3]且k为整数；x0、y0分别表示已知像素的X坐标和Y坐标；整像素指所述图像的原始像素，亚像素指后期插入的像素，已知像素包括整像素和已插入的亚像素；Y坐标为y0时，令m＝k
‑
Δx，X坐标为x0时，令m＝k
‑
Δy，所述权重函数β5(m)为：令Δx＝0、Δy＝0，将插值系数未知的已知像素的坐标值、像素值代入所述插值算法，计算得出各插值系数未知的已知像素的插值系数；Y坐标为y0时，将待插入亚像素位置的X坐标值转换为x+Δx，根据所述插值算法计算得
出该待插入亚像素的像素值；X坐标为x0时，将待插入亚像素位置的Y坐标值转换为y+Δy，根据所述插值算法计算得出该待插入亚像素的像素值。2.如权利要求1所述的图像亚像素插值方法，其特征是，插值系数的计算方法为，沿着X轴方向卷积计...

【专利技术属性】
技术研发人员：浣石，廖恒一，陶为俊，戴淦锷，廖新焕，余满，
申请(专利权)人：广州仲恒房屋安全鉴定有限公司，
类型：发明
国别省市：