[发明专利]一种图像重采样方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图像处理技术领域，尤其涉及一种高质量的图像重采样方法及系统。

背景技术

重采样是图像处理的一项基础任务，对图像进行旋转、平移、缩放等处理都需要对图像重采样。现有技术中，常用的重采样方法有最近邻法、双线性插值法、双三次插值法等。

上述现有方法中，最近邻法速度最快，但马赛克严重，采样结果不连续；双线性插值法结果较连续，但图像变得比较模糊，像经过了平滑一样；双三次插值法，或称三次卷积内插法，最早见于《Cubic convolution interpolation for digital image processing》(1981)，是获得最广应用的重采样方法，它采用了离采样点最近的4*4邻域点灰度插值计算采样值，在现有算法中保真度最高。然而，在X、Y方向上与基点的相对距离确定后，邻域各点的权重也就确定了，可以说采样点的位置决定了采样结果，和采样位置的邻域内容无关。虽然双三次插值法较双线性插值法的采样结果模糊化程度要轻，但仍然没有能避免模糊化。

另外，一些基于边缘修正的重采样研究文献试图解决模糊化问题，但又引入了其他失真问题，而不具备推广价值。

现有的重采样方法通常只和采样点的位置相关，缺乏对采样部位的内容考虑，因此导致结果图像存在马赛克或模糊等质量退化的问题。在众多重采样方法中，双三次插值法因其计算快速，保真度高而得到了广泛应用，但其易导致边缘部位的模糊现象，在放大图像时尤为明显。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提出一种内容相关的图像重采样方法及系统，该方法及系统在拥有高保真度的同时，避免了现有方法及系统存在的图像模糊问题，适用于图像旋转、平移、缩放等应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：

一种图像重采样方法，包括以下步骤：

(1)计算基础采样结果；

(2)计算原图的梯度、差异度、一阶和二阶偏导信息；

(3)计算基于原图的修正掩模；

(4)对每个采样点，计算5*5邻域内各点到采样部位的预测灰度值；

(5)综合5*5邻域内各点的梯度、差异度、到采样部位的距离等因素，计算各点权重，加权累积得到采样预测值；

(6)基于插值所得采样点掩模值，合成最终采样结果。

进一步，步骤(1)中，采用高斯卷积法计算基础采样结果。

进一步，步骤(5)中，在计算邻域各点权重时，将权重W拆分为几个因子的乘积：

W＝WB·WD·WS

其中，WB为边缘权重因子；WD为距离权重因子，WS为差异量权重因子。

本发明还提供了一种图像重采样系统，包括以下装置：

基础采样结果计算装置：用于计算基础采样结果；

梯度、差异度和偏导信息计算装置：用于计算原图的梯度、差异度、一阶和二阶偏导信息的装置；

修正掩模计算装置：用于计算基于原图的修正掩模；

预测灰度值计算装置：用于对每个采样点计算5*5邻域内各点到采样部位的预测灰度值；

采样预测值计算装置：用于综合5*5邻域内各点的梯度、差异度、到采样部位的距离因素，计算各点权重，加权累积得到采样预测值；

最终采样结果合成装置：用于基于插值所得采样点掩模值，合成最终采样结果。

本发明的效果在于：采用本发明所述的方法及系统对图像重采样时，在拥有高保真度的同时，避免了现有方法带来的图像模糊问题，尤其具备良好的边缘保持性能。无论图像旋转还是放大，都良好的保持了与原图一致的边缘清晰度。在对重采样质量要求很高的应用上(如医学影像)，本发明具有重大实用价值。

附图说明

图1为本发明所述的一种重采样方法的流程图；

图2为旋转前原图；

图3为采用双三次法重采样效果图；

图4为采用本发明所述方法重采样效果图；

图5为原图；

图6为原图局部放大图；

图7为采用双三次法重采样效果图；

图8为采用本发明所述方法重采样效果图；

图9为蕾娜图；

图10为采用双三次法重采样效果图；

图11为采用本发明所述方法重采样效果图；

图12为原图；

图13为采用双三次法重采样效果图；

图14为采用本发明所述方法重采样效果图；

图15为采样点相关范围示意图；

图16为距离权重分布示意图。