[发明专利]基于边缘提取的图像放大方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理及计算机视觉技术领域，具体涉及基于边缘提取的图像放大方法。

背景技术

随着数字化应用的不断推广，数字图像信息在社会生产和生活中起到越来越大的作用。在可视化技术研究、医疗、航天、数字娱乐等领域对高质量画面的需求越来越大。图像显示设备的多样化以及尺寸的不断变大，对高分辨率图像的需求变得更加急切。而目前高分辨率数字图像采集的设备以及网络传输支持还远远跟不上需求，因此，对低分辨率图像放大的方法变得越来越重要，一直是计算机视觉领域研究的热点。

数字图像放大算法一直以来被广泛研究，最经典和常用的算法是基于线性插值的方法。例如申请号为CN201010196205.3的专利文献公开了一种图像放大方法及装置，以双线性插值方法为基础，对于放大后得到目标图像的每一个要插入像素点的灰度值计算，都转换为要插入方向上两相邻像素点灰度值的加法运算及2的幂次项移位运算，然后根据该运算对相邻两个像素点灰度值进行加法运算及移位处理就得到每一个要插入像素点的灰度值。

基于线性插值的图像放大算法比较简单，计算效率高，但是缺陷也比较明显，放大结果模糊，而且随着插值次数的增加计算量迅速增大。近几年来基于自适应的图像放大的方法越来越受到重视。这类算法放大效果明显得到提高，但是算法的稳定性普遍不高，往往只适用于一类图像，而且方法流程复杂，计算量大。

发明内容

本发明提供了一种基于边缘提取的图像放大方法，该方法提取完整的图像边缘信息，保证了放大后边缘的梯度变化，流程简单，计算效率高，对不同类型的图像处理具有很好的稳定性。

一种基于边缘提取的图像放大方法，其实施步骤如下：

（1）对待放大的图像进行高斯滤波去噪预处理，得到预处理后的图像；

（2）在预处理后的图像中，以各个像素点为网格顶点构建像素网格，查找像素网格与待确定边缘的相交点；

（3）对查找到的相交点进行数量和位置的优化，得到优化后的相交点；

（4）连接优化后的相交点形成连贯的边缘；

（5）在所述边缘两侧寻找像素值受该边缘影响的像素点，标记这些像素点；

（6）根据图像需要放大的倍数，将所述像素网格均匀细分，得到像素网格内的若干细分网格，每个细分网格相当于一个像素值未知的像素点；

（7）根据所述边缘的信息和带有标记的像素点的信息进行插值计算，得到各个细分网格所对应的像素值，完成图像的放大。

所述步骤（2）中查找像素网格与待确定边缘的相交点时，可采用如下步骤：

（a）沿着像素网格水平和竖直的各个边分别进行查找，查找像素值连续递增或者递减变化的线段；

（b）针对每条查找到的线段，获取该线段的梯度最大值G_m和长度L并分别与对应的阈值相比较，梯度最大值G_m和长度L均超过阈值的线段则认为有待确定边缘经过该线段；

（c）所述相交点在该线段中的位置X符合下式：

（X-L₃）/（L₄-L₃）=（V_m-V₁）/（V₂-V₁）（1）

式（1）中：

V₁、V₂分别为该线段两个端点的像素值；

L₃、L₄分别为与V₃、V₄相对应的像素点在该线段中的位置；

V_m为V₃、V₄的均值；

其中，V₃、V₄分别为该线段中梯度最大处所对应的两个像素的像素值。

所述步骤（3）中对查找到的相交点进行数量和位置的优化时，作如下处理：

当某个网格顶点恰为所述相交点，且与该网格顶点相连的四个单元网格边中还有其他相交点时，则将所述其他相交点删除；

当某两个相交点靠近（认为设定阈值，例如两个相交点与同一个顶点的距离均小于单元网格边长的20%）同一个网格顶点时，删除这两个相交点，并将与这两个相交点靠近的网格顶点作为新的相交点。