數(shù)字圖像自適應(yīng)插值技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、圖像插值是圖像放縮、旋轉(zhuǎn)、幾何矯正等圖像操作的基礎(chǔ)，是數(shù)字圖像/視頻處理中的一項(xiàng)重要任務(wù)。論文研究和分析了一批經(jīng)典的圖像插值算法，包括空間域算法和空間頻率域算法，線性空間移不變插值算法和自適應(yīng)插值算法。論文提出一種基于有理濾波的自適應(yīng)模糊消除算子，分析了算子的空間域和空間頻率域特性。論文將線性移不變插值、自適應(yīng)模糊消除算子、對(duì)比度約束、迭代計(jì)算和雙通道處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成一種自適應(yīng)的圖像插值解決方案。將該方案應(yīng)用于低檔數(shù)字相機(jī)圖像的處

2、理，提高了圖像品質(zhì)。 論文首先研究圖像插值理論。通過(guò)分析實(shí)際圖像獲取系統(tǒng)，建立圖像的降質(zhì)模型和插值重建模型，并對(duì)比研究了常見(jiàn)的圖像插值問(wèn)題仿真模型。闡述了單幀圖像超分辨率問(wèn)題的病態(tài)性和基于圖像插值的超分辨率技術(shù)的可行性和局限性。 在香農(nóng)采樣定理的框架下，論文從空間域和空間頻率域兩方面系統(tǒng)介紹了傳統(tǒng)的線性移不變插值算法?？臻g域方法主要介紹了最近鄰插值、線性插值、三次卷積插值、多項(xiàng)式插值、樣條插值和高斯插值等。空間頻域方法主

3、要介紹了頻譜補(bǔ)零、樣本插零低通等。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的線性移不變圖像插值算法的分析，歸納了線性移不變圖像插值的共同技術(shù)缺陷和它們的理論成因。然后，論文詳細(xì)介紹了雙通道插值、分形插值、小波插值、定向插值、偏微分方程插值、有理插值等現(xiàn)代自適應(yīng)圖像插值技術(shù)，討論了各算法的優(yōu)勢(shì)和局限性。 自適應(yīng)插值技術(shù)的插值效果比線性移不變插值技術(shù)有了較大的改善，但算法復(fù)雜計(jì)算量大，在實(shí)際圖像處理系統(tǒng)中應(yīng)用困難。因而，通過(guò)消除線性移不變算法造成的邊緣細(xì)節(jié)模糊改

4、善插值圖像品質(zhì)的插值后處理技術(shù)得到了發(fā)展。有理濾波器引入被濾波信號(hào)的局部統(tǒng)計(jì)量調(diào)節(jié)濾波系數(shù)，能夠適應(yīng)不同的信號(hào)特征，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。論文提出一種有理濾波模糊消除算子，并推導(dǎo)了算子的二維形式。對(duì)一維階躍信號(hào)和二維階躍信號(hào)的插值重建仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算子的自適應(yīng)模糊消除能力。 論文進(jìn)一步提出了一種基于該模糊消除算子的圖像插值解決方案。方案中引入圖像整體對(duì)比度約束，使處理結(jié)果具有足夠的清晰度。采用雙通道的處理方法，避開(kāi)對(duì)插值圖像的低

5、頻成分(圖像背景)的濾波增強(qiáng)，保持了插值結(jié)果在背景區(qū)域的高階平滑并減少了算法計(jì)算量。論文工作對(duì)大量自然圖像進(jìn)行了插值重建仿真實(shí)驗(yàn)和插值算法對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖像、頻譜的視覺(jué)對(duì)比及圖像分辨率、峰值信噪比、Q值等客觀圖像質(zhì)量指標(biāo)，評(píng)價(jià)了插值方案的圖像重建性能。 最后，論文將自適應(yīng)圖像插值方案應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)相機(jī)圖像的分辨率增強(qiáng)，解決了算法處理彩色圖像的問(wèn)題，并進(jìn)一步提高了圖像處理效率。 論文在提出自適應(yīng)插值模糊消除算法的基礎(chǔ)上，形