[发明专利]保持图像光滑性的图像放大方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种保持图像光滑性的图像放大方法。

背景技术

在实际应用中，我们需要将图像放大。这样的处理为图像数据浏览、传输和存储提供了方便。比如，为了在计算机辅助诊断中观察医学图像中一个小的病理变化区域需要将病理区域放大；为了在模式识别中寻找匹配目的需要图像的形状或者拓扑，需要将图像进行缩放处理。最近，图像缩放处理用于调整原始图像中各种各样的分辨率到有固定分辨率的数字显示设备的物理屏幕上。。

图像缩放技巧根据空间相邻数据使用某种滤波器来确定丢失数据，如此来改变图像的空间分辨率。许多研究结果从各种角度对缩放算法给出研究贡献。经典的图像处理方法如最邻近法、双线性插值、以及双三次插值给出了图像缩放的一般处理，常见于商业软件和一般的图像软件缩放处理中。最近邻居法和双线性插值显出很高的计算简单性或者光滑性，但是在边界区域面临严重的走样或者模糊问题。在这些常用的经典插值方法之后，研究者提出了许多其他的算法来改进他们。硬件友好的基于面积的插值算法，模糊的基于面积插值和沿着边界方向插值等，通过考虑图像的边缘和细节信息来改进经典的插值方法，显出很好的性质。这些插值方法一般用于处理灰度图像，并且多适用于缩放因子不超过2x2时的情况。当将其用于处理二值图像并且进行较大因子放大时，图像的边缘将会出现块效应，出现较大的锯齿，光滑性不能得到很好的保持。

在一般的自然图像中，形状是人眼视觉系统进行识别的主要因素，缩放算法一般通过形状保持来追求好的视觉效果。而人眼对图像的边界较敏感，通过边界信息对图像内容进行判断。当对图像放大时，尤其在进行2x2以上倍数放大时，一般的算法容易产生明显的块效应。图像放大时，一般为了获得更高清晰度、细节更加丰富的图像，光滑的或者相近的边缘将会提高放大图像的质量。基于面积的插值算法在实现二的幂次方的倍数放大时通过面积重叠来避免块效应，模糊的基于面积的插值方法使用小于二的放大因子进行多次迭代来避免落入复制像素的粗糙处理，这些方法都改进了图像边缘的光滑性，但效果都不够理想。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是保持较大倍数放大后的图像的光滑性，降低计算复杂度，以及提高计算速度。

(二)技术方案

针对现有技术的不足，提供了一种保持图像光滑性的图像放大方法，包括如下步骤：

S1，对大小为2^m+k-1x2^n+k-1的二值图像I_k中的任一像素I_k(i，j)，定义该像素的3x3邻域模板M_k(i，j)，模板M_k(i，j)中有个目标像素，其中，k表示迭代的次数，初始值为1，m、n、i和j均为正整数，i＝1，…，2^m+k-1，j＝1，…，2^n+k-1；

S2，根据像素I_k(i，j)所在邻域模板的颜色，将二值图像I_k分为光滑区域和边缘区域；

S3，对位于光滑区域的像素，根据人眼视觉系统进行放大，得到四个放大像素；对位于边缘区域的像素D，有四个对应的放大像素，对于四个放大像素中的每一个，构造一个重叠模板，对该重叠模板的各组成像素使用面积加权平均法求出四个放大像素的值，其中，该重叠模板与当前待放大的边缘区域的像素D具有相同的面积，且与对应的放大像素具有相同的中心；

S4，按照步骤S1～S3进行迭代运算对二值图像I_k进行放大，得到放大因子为SF＝2^αx2^α的目标图像I_α+1＝2^m+αx2^n+α，其中，α为正整数。

其中，

步骤S2具体为：若像素I_k(i，j)所在的邻域模板M_k(i，j)中的各个像素具有相同的颜色时，则判断像素I_k(i，j)处于光滑区域，具体来说，待像素I_k(i，j)在邻域模板中，而邻域模板有九个像素，可能有不同的颜色，而当九个像素颜色相同时，待放大像素位于光滑区域；若像素I_k(i，j)所在的邻域模板M_k(i，j)中的各个像素具有不同的颜色时，则判断像素I_k(i，j)处于边缘区域。

其中，