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、對比度約束、迭代計算和雙通道處理技術(shù)結(jié)合起來，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。通過分析實際圖像獲取系統(tǒng)，建立圖像的降質(zhì)模型和插值重建模型，并對比研究了常見的圖像插值問題仿真模型。闡述了單幀圖像超分辨率問題的病態(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。通過對傳統(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)雜計算量大，在實際圖像處理系統(tǒng)中應(yīng)用困難。因而，通過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的局部統(tǒng)計量調(diào)節(jié)濾波系數(shù)，能夠適應(yīng)不同的信號特征，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。對一維階躍信號和二維階躍信號的插值重建仿真實驗驗證了算子的自適應(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，避開對插值圖像的低

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算量。論文工作對大量自然圖像進(jìn)行了插值重建仿真實驗和插值算法對比實驗。通過實驗圖像、頻譜的視覺對比及圖像分辨率、峰值信噪比、Q值等客觀圖像質(zhì)量指標(biāo)，評價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)用于實驗相機(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