图像缩放的分片连续算法

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1、第29卷第5期2002年9月浙　江　大　学　学　报(理学版)JournalofZhejiangUniversity(ScienceEdition)Vol.29No.5Sep.2002图像缩放的分片连续算法李将云,杨勋年,汪国昭(浙江大学计算机图像图形研究所,浙江杭州310027)摘　要:在图像处理中,传统的放大或缩小变换不能保证图像内各物体之间边界的清晰,这往往不能适合许多场合的应用.为此,提出了一种新的图像缩放方法.该方法对源图像建立了分片连续数学模型.应用本方法得到的图像,边界分明、层面清晰、色彩丰富,忠实地反映了原始

2、图像的面貌.关　键　词:图像放大;图像缩小;可视化;图像处理;边界处理中图分类号:TP391　　　　文献标识码:A　　　文章编号:1008-9497(2002)05-0530-05LIJiang2yun,YANGXun2nian,WANGGuo2zhao(InstituteofComputerGraphicsandImageProcessing,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Patch-wisecontinuousapproachtoimagezooming.Journal

3、ofZhejiangUniversity(ScienceEdition),2002,29(5):530～534Abstract:Imagezoomingisanimportantoperationforimageprocessingandvisualization,butonemainshortcomingofsomeexistingzoomingmethodsisthattheobjectbordersmaybeblurredaftertransformation.Anewimagezoomingmethodbasedo

4、npatch2wisecontinuoussurfacefittingispresented.Withthisapproachalargevarietiesofgrayimagescanbezoomedefficientlyandkeeptheclearbordersofsourceimagesclearly.Keywords:zooming;visualization;imageprocessing;borderprocessing数字图像处理的对象涉及到我们社会生活的许多领域,而图像缩小和放大(简称缩放)作为数字图像处

5、理中的基本操作尤为重要.在图像显示、传输(通讯)、图像分析以及动画制作、电影合成乃至工业生产、销售领域,图像缩放均有着相当广泛的应用.如,应用于新产品的展示和推广上,让用户能够对产品的不同部位(如汽车的镀铬表面和新型的挡风玻璃等)进行放大观看;借助网络上动物解剖课的学生,通过放大小白鼠或青蛙的不同解剖部位,可更清晰地观察血管和各种脏器——就如同在日常生活中,人们手持放大镜,在地图或照片上移动的情景.就图像重采样时所依赖的模型来说,许多传统的图像放大和缩小方法实质上是对源图像建立了连续的数学模型(即二元连续函数),然后按放缩

6、要求再进行重采样,得到目的图像.例如 Durand等将数字图像格点(gridpoint)上的颜色值插值成B2样条,再根据缩放要求重采样新的格点,构筑成新的数字图像输出[1];孙庆杰等提出了基于Bézier曲面的放大方法[2];Unser等将数字 图像格点上的颜色值插值成B2样条曲面,由此再从原始和目标两种图像按某种误差最小构造新的多项式样条[3].Ramponi用变距离插值思想重建数字图像的连续模型[4].此外还有早期的几何变收稿日期:2001208229.基金项目:国家自然科学基金资助项目(60073023);973发展

7、规划基金资助项目(G1998030600). 作者简介:李将云(1965—),男,博士生,主要从事计算机图形学、图像处理与可视化研究.　第5期李将云,等:图像缩放的分片连续算法531换、最近邻域法(nearestneighbor)、双线性内插法(bilinearinterpolation)(实为一阶样条方法)、三次内插法及卷积方法[5,6]等等.所有这些方法均可看成将离散数字图像建成相应的连续数学模型.其优点是快速生成目的图像,视觉效果良好;缺点是图像中物体边界层次模糊.在许多应用场合,正是以上缺点限制了图像处理的功能.如

8、在医学图像中存在包含骨头的白色区域和包含与骨头粘连的肌肉的红色区域,这两个区域之间的过渡颜色或者是白色,或者是红色,区域边界应红白分明,不能模糊(即aliasing).又如图像上包含的白色地板上的黑色椅子,对此图像进行处理也有类似要求.鉴于以上背景,作者仔细研究了连续的数学模型产生区域边界模糊的原因,提