图像插值技术研究

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1、摘要摘要近40年来，随着计算机技术和超大规模集成电路的迅速发展，图像处理有了突飞猛进的发展。图像插值技术作为图像处理最基本的操作，在图像处理领域中，作用越来越显著。图像格式间的转换、图像质量的改善及图像重建等都要用到插值技术。经典的插值法侧重于图像的平滑，从而取得良好的视觉效果，但这类方法在保持图像平滑的同时常常导致插值后的图像边缘模糊，视觉效果不理想，抗造声能力差。而图像的边缘信息是影响图像视觉效果的重要因素，同时也是目标识别与跟踪、图像匹配、图像配准等图像处理中的关键因素。因此，针对这一问题，现有方法多使用基

2、于边缘的自适应法实现图像平滑和边缘保持的兼顾，该类方法处理后的图像边缘清晰，视觉效果得到明显改善，但其抗噪声能力仍然没有得到提高。尤其是近年来，随着生活质量的不断改善，人们对图像分辨率及清晰度的要求越来越高，使用各种插值方法提高图像分辨率及清晰度的同时，图像的噪声也得到了放大，这大大降低了插值图像的视觉效果。为在改善图像边缘区域及平滑区域插值效果的同时，提高插值图像的抗噪声能力，本文做了以下三个方面的研究工作：(1)对现有插值方法(包括sinc函数插值法、最近邻插值法、双线性插值法、立方卷积插值法、基于面积模型的

3、插值法及基于边缘的自适应法)进行了分析、研究，总结了这些插值方法的优、缺点及其产生的原因。重点研究了基于边缘的自适应法；(2)提出了一种改进的局部自适应数字图像插值法(ILSI)。ILSI主要做了两个方面的改进：第一，改善了平坦区域及边缘区域的图像插值效果；第二，在保证图像质量不下降的同时，提高了插值图像的抗噪声能力及插值算法的执行效率；(3)从主观视觉效果和客观质量评价参数两个角度出发，比较、分析了各种插值算法的软件仿真结果。最后得出结论：ILSI算法克服了经典插值法存在的边缘锯齿、模糊效应及现有边缘自适应方法

4、抑制噪声能力差的缺陷，插值后的图像边缘清晰，呈现出良好的视觉效果。关键词：边缘；插值；自适应；抗噪声；清晰IAbstractAbstractLastfortyyears,withtherapidadvancementofcomputertechnologyandVLSI(verylargescaleintegratedcircuit),imageprocessinghasgotgreatdevelopment.Asthefundamentaloperation,imageinterpolationtechniqu

5、esplayanimportantroleinimageprocessingfield.Theyarerequiredforformattransformation,theimprovementofimagequalityandimagereconstruction.Classicalinterpolationtechniqueswhichfocusonimagesmoothnessforagoodvisualeffectalwaysresultinedgeblurringandnoisycontaminatio

6、ninimageafterinterpolation.Butasweknow,imageedgeinformationisnotonlythemainfactorthatinfluencevisualeffects,butalsothekeyfactoroftargetidentificationandtrack,imagematchingandimagealignmentinimageprocessing.So,inordertoovercometheabovedefects,self-adaptiveinte

7、rpolationalgorithmsalwaysareadoptedtokeepthebalancebetweenimagesmoothnessandedgepreserving.Throughthisprocess,boththeborderandvisualeffectareimprovedapparently.Buttheabilityofdeducingimagenoiseisnotenhancedalike.Andwiththeimprovementoflifequality,higherresolu

8、tionandclearborderinimagearedemandedgradually,variousinterpolationtechniqueswereusedtoimprovetheimageresolutionanddefinition,andatthesametime,imagenoiseswereamplifiedalso.Becauseofthis,im