基于改进边缘方向判定方法的图像插值算法.pdfVIP

第 1 7 卷 第 7 期 2 0 1 7 年 3 月 科 学 技 术 与 工 程 Vol . 17 No . 7 Mar . 2017 1671 — 1815(2017)07-0085-05 Science Technology and Engineering © 2017 Sci . Tech . Engrg . 基于改进边缘方向判定方法的 图像插值算法 尉 成 勇 邓 燕 妮 (武汉理工大学自动化学院，武汉430000) 摘要为了解决图像超分辨率重建过程中传统边缘插值方法边缘方向定位不准确，以及边缘区域只沿着边缘点一侧进行 插值，而没有考虑边缘内外侧的问题，提出一种基于边缘二值化图像的边缘方向判定算法。该算法通过边缘像素点之间的相 互关系来确定边缘方向，得到的结果更加可靠；并且加入方差来判定插值侧边，有选择性地对边缘一侧进行插值，考虑了边缘 判定的特征。实验结果表明，与传统的边缘插值方法相比，两种改进获得了更好的图像重建效果。 关键词图像超分辨率 边缘检测 二值图像 边缘方向 方差判定 双三次插值 中 图 法 分 类 号 TP391.41; 文 献 标 志 码 A 图像在获取过程中，由于会受到硬件技术的限 糊。这样会导致图像中的高频信息缺失。然而人眼 制或者客观的外界因素干扰，使所获得的图像分辨 对图像边缘的敏感度比较高[3]，因此，图像重建之 率并不能像期望的那样。然而在数字图像处理的领 后边缘质量的好坏对于整个图像的重建结果影响很 域中，图像分辨率的高低是一个重要因素，它决定了 大。基于边缘的插值方法[4—6]在使用插值方法处理 图像能提供信息的多少以及对图像中目标辨识的难 图像同时又对边缘部分进行了特殊处理，可以较好 易程度。在军事、公共安全，医学以及多媒体等方面 地保持住图像的边缘部分。传统的边缘插值方法引 都对图像分辨率有较高的要求[1]，图像超分辨率技 入了边缘相关度来确定边缘方向，分别取平行的两 术利用算法对获得的低分辨率图像信息进行处理并 行像素灰度值之和做差的绝对值，然后取最大值对 重建，从而获得比低分辨率图像分辨能力更高的图 应的角度作为方向角。插值过程中对边缘区域沿对 像，在这些领域发挥着重要的作用。 应方向进行插值，非边缘区域采用常规插值。然而 根据图像重建所用到的低分辨率图像数，图像 这种边缘方向判断方法缺乏可靠性，边缘方向的 超分辨率分为单帧图像重建和多帧图像重建，其中 判定并不准确，影响图像插值效果。并且，传统的 单帧图像重建是对单幅低分辨率图像进行处理，提 边缘插值方法都是对图像边缘的同一侧进行插 取其中的有效信息并重建出图像获取过程中所丢失 值，而没有考虑边缘两侧的具体情况，因此插值效 的信息，从而获得高分辨率图像，也被称做图像放 果不理想。 大[2]。单帧图像重建中，插值法是一种基本的图像 针对上述两个问题，本文对传统边缘插值的方 重建方法，相对于其他复杂的图像处理方式，插值法 法进行了改进，提出一种基于边缘二值图的边缘方 运算速度快并且操作简单。最常用的有最邻近插 向判定算法来确定边缘方向，同时对边缘两侧加入 值、双线性插值、双三次插值以及三次样条插值等方