文檔圖像的高速插值方法的研究.pdf

1、圖像插值是圖像處理的重要內(nèi)容之一，是數(shù)字圖像處理中的一項重要應(yīng)用，在航天、醫(yī)學(xué)、軍事、科研、通訊、衛(wèi)星遙感、電視電影制作等方面得到了廣泛的應(yīng)用，是改善圖像視覺效果的一種重要方法。而雙三次插值是插值方法中的一項重要技術(shù)，由于其沒有邊緣模糊和階梯狀現(xiàn)象，輸出圖像效果清晰、穩(wěn)定，在各種圖像插值技術(shù)中應(yīng)用的最為普遍。
　　 本文對雙三次插值方法進(jìn)行了改進(jìn)，并用改進(jìn)的雙三次插值算法對文檔圖像進(jìn)行插值運(yùn)算，實現(xiàn)文檔圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)等各種變換

2、。在原有的雙三次插值算法中，參與計算的都是浮點(diǎn)數(shù)，由于浮點(diǎn)數(shù)的精度要求，插值過程的計算量非常大，運(yùn)算復(fù)雜度較高，輸出圖像的視覺效果越好，運(yùn)算的復(fù)雜度越高;一般的插值算法是在犧牲插值算法的運(yùn)算復(fù)雜度的前提下，對插值圖像的質(zhì)量和視覺效果進(jìn)行改善，得到理想的插值圖像;所以，良好的視覺效果和較低的運(yùn)算復(fù)雜度是圖像插值的重要標(biāo)準(zhǔn)。本文對常用的插值算法的運(yùn)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一種特定有效的運(yùn)算算法，插值過程中將實數(shù)的浮點(diǎn)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成整數(shù)運(yùn)算，參與

3、運(yùn)算的都是整數(shù)，降低了算法的運(yùn)算復(fù)雜度，在保證插值圖像的視覺效果的同時，提高了插值算法的效率，實現(xiàn)了文檔圖像插值的高速處理的目的。
　　 針對插值算法的運(yùn)算效率和插值圖像的視覺效果，本文在以下方面進(jìn)行了研究:
　　 1、改進(jìn)的雙三次插值算法。雙三次插值算法考慮了源圖像中待采樣像素點(diǎn)周圍16個像素點(diǎn)對插值的影響，插值公式是這些像素的灰度值與插值參數(shù)的乘積之和，運(yùn)算數(shù)值是浮點(diǎn)數(shù)，運(yùn)算復(fù)雜度太高;為了提高運(yùn)算效率，本文對雙三次

4、插值算法進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化了算法的插值公式，改進(jìn)的算法插值公式是兩個矩陣的卷積形式，其中一個矩陣是源圖像中16個像素灰度值組成的4×4的二維矩陣，稱之為像素矩陣;另一個是矩陣集，其中的每一個矩陣都是4×4的二維矩陣。
　　 2、提出插值模板的概念。將改進(jìn)的雙三次插值算法的插值公式中的矩陣集稱為插值模板，插值過程就是像素矩陣和插值模板的卷積;像素矩陣的值是確定的，而且是整數(shù);要想提高插值的運(yùn)算速度，需要對插值模板進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)插值的運(yùn)

5、算過程可知，插值模板的值是可以單獨(dú)求出的，其值的大小只與像素的坐標(biāo)映射和新的插值函數(shù)S(w)有關(guān);確定了插值模板，像素矩陣與插值模板進(jìn)行匹配，選用對應(yīng)的模板矩陣進(jìn)行插值運(yùn)算，不同的圖像像素矩陣對應(yīng)于插值模板里特定的矩陣。
　　 3、高速插值算法。在本文的插值運(yùn)算中，98％的圖像數(shù)據(jù)是要采用改進(jìn)的雙三次插值算法進(jìn)行運(yùn)算的，所以其運(yùn)算效率就決定了本文的插值效率;算法的插值過程是插值模板和像素矩陣的卷積的過程，插值模板和像素矩陣的內(nèi)部

6、元素值均是整數(shù)，卷積的運(yùn)算過程都是整數(shù)運(yùn)算;整數(shù)的運(yùn)算效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算效率，尤其是在龐大的數(shù)據(jù)運(yùn)算中;圖像插值的運(yùn)算過程采用整數(shù)運(yùn)算，這就很大程度上提高了圖像插值的運(yùn)算速度。所以，改進(jìn)的雙三次插值算法的運(yùn)算過程都是整數(shù)運(yùn)算，提高了插值的運(yùn)算效率。
　　 4、不同的圖像區(qū)域采用不同的插值算法。圖像的區(qū)域特征包含著豐富的信息，針對不同的研究目的，可對圖像的區(qū)域信息進(jìn)行特定分析，提取其中的有用信息。本文依據(jù)圖像插值原理，針對圖