[发明专利]基于错位采样的图像插值方法、系统及存储介质

权利要求书

1.基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，包括以下步骤：

对原始图像采用错位下采样，得到下采样图像；

将下采样图像中每个像素恢复到原始图像的采样位置；

对未知像素采用双线性插值方法或双三次插值方法重构图像，得到重构图像；

错位下采样具体为：

以2×2的四个像素作为一个像素块，将原始图像视为以一定数量的2×2像素块组成图像，称之为2×2像素块图像；对于该2×2像素块图像，奇数行的像素块采样时取像素块中左上角像素，偶数行的像素块采样时取像素块中右上角像素，保留的像素组成下采样图像；

对未知像素采用双线性插值方法重构图像具体为：

对所有未知像素分为两轮进行插值完成图像重构；第一轮中，未知像素由三个相邻的已知像素使用双线性插值方法进行预测；第二轮中，剩余的未知像素由竖直和水平方向的四个已知像素预测得到。

2.根据权利要求1所述的基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，所述第一轮具体为：

第一轮中未知像素f(x,y)由三个相邻像素采用双线性插值方法进行预测得到；所述三个相邻像素包括两种情况：

当f(x-1,y)是未知像素的最近像素时，所述三个相邻像素为f(x-1,y)和f(x+1,y-1)，f(x+1,y+1)；

当f(x+1,y)是未知像素的最近像素时，所述三个相邻像素为f(x+1,y)和f(x-1,y-1)，f(x-1,y+1)；

其中，(x,y)表示未知像素的坐标，f(·)表示该坐标的像素值；

使用该三个相邻像素对未知像素f(x,y)进行预测，公式如下：

3.根据权利要求2所述的基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，所述第二轮具体为：

剩余未知像素f(x,y)由竖直水平方向的四个已知像素预测得到，所述四个已知像素包括水平方向的f(x+1,y)和f(x-1,y)以及竖直方向的f(x,y+1)和f(x,y-1)，计算得出未知像素：

4.根据权利要求1所述的基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，所述对未知像素采用双三次插值方法重构图像，具体为：

所有未知像素f(x,y)都是由相邻的20个相邻像素使用双三次插值方法预测得到，具体为：

由于下采样图像恢复到原始图像的采样位置，图像划分为2×2像素块图像，每个2×2像素块中有三个未知像素一个已知像素，奇数行的像素块的已知像素位于左上角，偶数行的像素块的已知像素位于右上角，采用未知像素附近以及自身所在的共20个像素块中的20个已知像素对一个像素块的未知像素进行插值预测，每个像素块中的三个未知像素使用相同的像素块中的已知像素进行双三次插值。

5.根据权利要求4所述的基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，所述20个像素块具体为：

假设未知像素所在的像素块位置为B(x,y)，20个像素块为：

未知像素所在像素块上面一行的5个像素块，分别为B(x-1,y-2)，B(x-1,y-1)，B(x-1,y)，B(x-1,y+1)，B(x-1,y+2)；

未知像素所在像素块的所在行的5个像素块，分别为B(x,y-2)，B(x,y-1)，B(x,y)，B(x,y+1)，B(x,y+2)；

未知像素所在像素块下面两行分别的10个像素块，分别为B(x+1,y-2)，B(x+1,y-1)，B(x+1,y)，B(x+1,y+1)，B(x+1,y+2)，B(x+2,y-2)，B(x+2,y-1)，B(x+2,y)，B(x+2,y+1)，B(x+2,y+2)。

6.根据权利要求5所述的基于错位采样的图像插值方法，其特征在于，所述双三次插值方法是根据未知像素与相邻已知像素f(i,j)的位置距离确定不同距离的已知像素的权重，然后加权平均计算出未知像素的像素值，双三次插值的权重公式为：

当得到20个像素纵坐标和横坐标对应的权重后，求得未知像素，公式如下：

其中，f(i,j)是已知像素位置(i,j)的像素值，其横坐标权重为W(i)，纵坐标权重为W(j)。