Направленная интерполяция кубической свертки - Directional Cubic Convolution Interpolation - Wikipedia
 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)
|
Направленная интерполяция кубической свертки (DCCI) направлен на ребро масштабирование изображения алгоритм, созданный Dengwen Zhou и Xiaoliu Shen.[1]
Учитывая ребра в изображение, это масштабирование алгоритм уменьшает артефакты, общие для других алгоритмов масштабирования изображения. Например, устраняются артефакты лестницы на диагональных линиях и кривых.
Алгоритм изменяет размер изображения в 2 раза по сравнению с исходным размером минус 1.[2]
Алгоритм
Алгоритм состоит из трех основных этапов:
- Скопируйте оригинал пиксели к выходному изображению с промежутками между пикселями.
- Вычислите пиксели для диагональных зазоров.
- Вычислите количество пикселей для оставшихся горизонтальных и вертикальных промежутков.
Расчет пикселей в диагональных зазорах
Оценка диагональных пикселей выполняется на исходных данных изображения в области 4 × 4, с новым пикселем, который вычисляется в центре, в промежутке между исходными пикселями. Это также можно рассматривать как область 7 × 7 в увеличенном изображении с центром в новом пикселе для вычисления, а исходные пиксели уже были скопированы.
Алгоритм решает один из трех случаев:
- Край вверх-вправо - интерполирует по направлению вниз-вправо.
- Край в направлении вниз-вправо - интерполирует по направлению вверх-вправо.
- Гладкая область - интерполирует в обоих направлениях, затем значения умножаются на веса.
Расчет прочности диагональной кромки
Пусть d1 будет суммой ребер в направлении вверх-вправо, а d2 будет суммой ребер в направлении вниз-вправо.
Чтобы вычислить d1, возьмите сумму abs (P (X, Y) - P (X - 1, Y + 1)) в области от X = от 1 до 3 и Y = от 0 до 2.
Чтобы вычислить d2, возьмите сумму abs (P (X, Y) - P (X + 1, Y + 1)) в области от X = от 0 до 2 и Y = от 0 до 2.
Интерполяция пикселей
Если (1 + d1) / (1 + d2)> 1,15, тогда у вас есть край в направлении вверх-вправо. Если (1 + d2) / (1 + d1)> 1,15, то у вас есть край в направлении вниз-вправо.
В противном случае вы попадаете в гладкую зону. Чтобы избежать разделения и плавающая точка операций, это также можно выразить как 100 * (1 + d1)> 115 * (1 + d2) и 100 * (1 + d2)> 115 * (1 + d1).
Верхний правый край
Для края в направлении вверх-вправо мы хотим интерполировать в направлении вниз-вправо.
Выходной пиксель = (-1 * P (0, 0) + 9 * P (1, 1) + 9 * P (2, 2) - 1 * P (3, 3)) / 16
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Нижний правый край
Для края в направлении вниз-вправо мы хотим интерполировать в направлении вверх-вправо.
Выходной пиксель = (-1 * P (3, 0) + 9 * P (2, 1) + 9 * P (1, 2) - 1 * P (0, 3)) / 16
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Гладкая область
В сглаженной области сила края вверх-вправо будет вносить вклад в дискретизированный пиксель вниз-вправо, а сила кромки в направлении вниз-вправо будет способствовать дискретизации пикселя вверх-вправо.
w1 = 1 / (1 + d1 ^ 5)
w2 = 1 / (1 + d2 ^ 5)
вес1 = w1 / (w1 + w2)
вес2 = w2 / (w1 + w2)
DownRightPixel = (-1 * P (0, 0) + 9 * P (1, 1) + 9 * P (2, 2) - 1 * P (3, 3)) / 16
UpRightPixel = (-1 * P (3, 0) + 9 * P (2, 1) + 9 * P (1, 2) - 1 * P (0, 3)) / 16
Выходной пиксель = DownRightPixel * weight1 + UpRightPixel * weight2
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Расчет оставшихся пикселей
Оценка оставшихся пикселей выполняется для данных масштабированного изображения в области 7 × 7, с новым пикселем, который вычисляется в центре. Эти вычисления зависят либо от исходных пикселей изображения, либо от диагонального пикселя, рассчитанного на предыдущем шаге.
Алгоритм решает один из трех случаев:
- Край в горизонтальном направлении - интерполирует по вертикали.
- Край в вертикальном направлении - интерполирует по горизонтали.
- Гладкая область - интерполирует в обоих направлениях, затем значения умножаются на веса.
Расчет прочности кромки по горизонтали / вертикали
Пусть d1 - сумма ребер в горизонтальном направлении, а d2 - сумма ребер в вертикальном направлении.
Рассмотрим ромбовидную область 7 × 7 с центром в пикселе для вычисления с использованием только значений пикселей из оригинала и значений пикселей, добавленных по диагонали.
Чтобы вычислить d1, возьмите сумму абсолютных разностей горизонтальных краев, выбрав эти значения пикселей:
| P (X + 1, Y-2) - P (X-1, Y-2) | + | P (X + 2, Y-1) - P (X, Y-1) | + | P (X, Y-1) - P (X-2, Y-1) | + | P (X + 3, Y) - P (X + 1, Y) | + | P (X + 1, Y) - P (X-1, Y) | + | P (X-1, Y) - P (X-3, Y) | + | P (X + 2, Y + 1) - P (X, Y + 1) | + | P (X, Y + 1) - P (X-2, Y + 1) | + | P (X + 1, Y + 2) - P (X-1, Y + 2) |
Чтобы вычислить d2, возьмите сумму абсолютных разностей вертикальных краев, выбрав эти значения пикселей:
| P (X-2, Y + 1) - P (X-2, Y-1) | + | P (X-1, Y + 2) - P (X-1, Y) | + | P (X-1, Y) - P (X-1, Y-2) | + | P (X, Y + 3) - P (X, Y + 1) | + | P (X, Y + 1) - P (X, Y-1) | + | P (X, Y-1) - P (X, Y-3) | + | P (X + 1, Y + 2) - P (X + 1, Y) | + | P (X + 1, Y) - P (X + 1, Y-2) | + | P (X + 2, Y + 1) - P (X + 2, Y-1) |
Интерполяция пикселей
Если (1 + d1) / (1 + d2)> 1,15, то у вас есть ребро в горизонтальном направлении.
Если (1 + d2) / (1 + d1)> 1,15, то у вас есть ребро в вертикальном направлении.
В противном случае вы попадаете в гладкую зону.
Чтобы избежать операций деления с плавающей запятой, это также можно выразить как 100 * (1 + d1)> 115 * (1 + d2) и 100 * (1 + d2)> 115 * (1 + d1).
Горизонтальный край
Для горизонтального края мы хотим интерполировать в вертикальном направлении, используя только столбец с центром в пикселе.
Выходной пиксель = (-1 * P (X, Y - 3) + 9 * P (X, Y - 1) + 9 * P (X, Y + 1) - 1 * P (X, Y + 3)) / 16
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Вертикальный край
Для вертикального края мы хотим интерполировать в горизонтальном направлении, используя только строку с центром в пикселе.
Выходной пиксель = (-1 * P (X - 3, Y) + 9 * P (X - 1, Y) + 9 * P (X + 1, Y) - 1 * P (X + 3, Y)) / 16
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Гладкая область
В сглаженной области сила горизонтального края будет вносить вклад в вес для пикселя с вертикальной выборкой, а сила по вертикали будет вносить вклад в вес для пикселя с горизонтальной выборкой.
w1 = 1 / (1 + d1 ^ 5)
w2 = 1 / (1 + d2 ^ 5)
вес1 = w1 / (w1 + w2)
вес2 = w2 / (w1 + w2)
Горизонтальный пиксель = (-1 * P (X - 3, Y) + 9 * P (X - 1, Y) + 9 * P (X + 1, Y) - 1 * P (X + 3, Y)) / 16
VerticalPixel = (-1 * P (X, Y - 3) + 9 * P (X, Y - 1) + 9 * P (X, Y + 1) - 1 * P (X, Y + 3)) / 16
Выходной пиксель = вертикальный пиксель * вес1 + горизонтальный пиксель * вес2
Значение пикселя необходимо принудительно установить в допустимый диапазон значений пикселей (обычно от 0 до 255).
Не указано
Граничные пиксели
Алгоритм не определяет, что делать при выборке граничных областей за пределами изображения. Возможные действия включают репликацию граничного пикселя, перенос пикселей с другой стороны изображения, перенос той же стороны изображения в обратную сторону или использование определенного значения цвета границы.
Цветные изображения
Цветные изображения алгоритмом не задаются, но все можно просуммировать. RGB различия компонентов при вычислении силы края и использование всех компонентов RGB при интерполяции пикселей. Или вы можете разделиться на YCbCr, обрабатывать только компонент яркости и растягивать цветность, используя другой алгоритм.
Смотрите также
- Билинейная интерполяция
- Бикубическая интерполяция
- Передискретизация по Ланцошу
- Галерея сравнения алгоритмов масштабирования изображений
Рекомендации
- ^ Дэнвэнь Чжоу; Сяолиу Шэнь. «Масштабирование изображения с использованием направленной кубической интерполяции свертки». Получено 13 сентября 2015.
- ^ Сабир, Эссаид; Медроми, Хичам; Садик, Мохамед (02.02.2016). Достижения в области повсеместного сетевого взаимодействия: материалы UNet'15. Springer. ISBN 978-981-287-990-5.