梯度优化的有理函数图像插值

• 作者: 包芳勋 张云峰 张彩明 杜宏伟 王平
• 来源期刊: 中国图象图形学报
• 学科: 工学
• 关键词: 图像插值 有理函数 梯度优化 区域划分 等值线方法
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 所属期刊栏目: GDC 2017会议专栏
• 页码范围: 766-777
• 页数: 12页
• 分类号: TP391.41
• 字数: 6951字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11834/jig.170369

摘要

目的 对图像纹理区域的细节保持一直以来是图像插值技术的一个难题,为此提出了一种梯度优化的有理函数图像插值算法.方法 首先,构造了一种新的含有可调参数的双变量有理插值函数,随着参数的不同取值,该函数具有不同的表达形式,它是多项式模型和有理模型的有机统一体;其次,根据图像的区域特征,利用等值线方法将图像自适应地划分为纹理区域和平滑区域,纹理区域采用有理模型插值,平滑区域采用多项式模型插值;最后,根据各向同性Sobel算子计算插值单元的图像梯度,确定纹理方向,不同纹理方向的插值单元用相应的权重对中心点进行优化.结果 从客观数据、主观效果、时间复杂度3个方面对重建图像进行评价,客观数据包括峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM),从实验结果可以看出,本文算法的PSNR平均提高了0.14～1.50 dB,SSIM平均提高了0.005～0.097.从主观效果来看,本文算法的重建图像的纹理细节更加丰富,边缘结构更加清晰,从时间复杂度来看,本文算法的平均运行时间是3.77 s,分别比DFDF(directional filtering and data fusion)、NEDI(new edge-directed interpolation)、RSAI (robust soft-decision adaptive interpolation)、Lee’s、NARM(nonlocal autoregressive model)算法快了3.28倍、5.26倍、53.28倍、43.53倍、418.54倍.特别地,对于Baboon、Barbara、Metal这类纹理细节丰富的图像,本文算法在峰值信噪比和结构相似性上较对比算法有突出优势,主观效果有明显提高.结论 基于构造的双变量有理插值模型,本文提出了一个梯度优化的有理函数图像插值算法,实验结果表明,该算法在图像纹理细节和边缘结构保持方面具有良好的视觉效果,有效提高了插值图像质量,且时间复杂度较低.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张云峰	山东财经大学大学计算机科学与技术学院	15	52	4.0	6.0
3	包芳勋	山东大学数学学院	25	92	5.0	8.0
4	杜宏伟	山东财经大学大学计算机科学与技术学院	4	16	3.0	4.0
8	王平	山东财经大学大学计算机科学与技术学院	4	16	3.0	4.0