边缘定向的双立方插值算法的研究与应用

文本图像的质量对光学字符识别系统的识别性能有着直接的影响,采用边缘定向的双立方插值方法增强图像的边缘信息,可以提高文本图像的识别准确率.上述方法基于图像梯度,利用两个正交方向上的梯度值估计像素的边缘方向,选取合理的阀值估计丢失像素的边缘强度.在强边缘用经典双立方插值插入丢失像素,而在一个弱边缘则由两个正交方向的双立方插值结果相融合为一个丢失的像素插值.使适应不同边缘结构的图像,既能保留图像清晰的边缘也能保留图像纹理细节,产生高分辨率图像.把上述方法应用于光学字符识别的实验结果证明:采用边缘定向的双立方插值方法对图像进行预处理,可以提高光学字符识别准确度,并且识别准确率高于采用其它的传统图像插值方法.     

HEVC的高效分像素运动补偿

现有的视频编码方法单独针对不同的编码技术进行优化,虽然简化了算法的实现,但却忽略了各者之间的内在关系而局限了性能的进一步提升.本文尝试针对HEVC中的分像素插值和分像素运动估计建立一种整合的优化算法,同时提升两者的计算速度.首先,我们通过细分不同分像素的插值方法,把每个分像素的插值代价融合在分像素运动估计的搜索中,并构建一种性价比优先的分像素运动估计方法.该运动估计方法的每一步搜索都按照最小化计算代价和最大化率失真收益的原则进行,保证以最小的计算消耗获得最优的性能.其次,为了配合该方法我们针对HEVC的特性构建了一个分区域分像素集的分像素插值算法.该插值算法在分像素运动估计过程中仅动态地计算所用到的分像素,解决了现有插值算法无法同时降低重复计算和冗余计算的问题.实验结果表明,我们的整合算法可以在几乎不产生率失真性能损失的情况下,大幅地加快分像素运动估计和插值的速度.     

基于特征的文档图像高速插值算法

提出了一种基于文档图像特征的混合插值算法。该算法通过分析文档图像的像素邻域特征,使用邻近插值、双线性插值和双三次样条插值方法估计插值像素灰度值。其中,三次样条插值方法使用了优化算法,即三次样条卷积模板的整数化运算,其时间复杂度接近双线性插值。给出了算法的实现过程。实验结果表明,该算法输出的图像质量接近双三次样条插值,运行效率高于双线性插值算法,在文档图像扫描过程取得了良好的应用效果。     

基于阈值控制的边缘自适应快速图像插值算法

在处理视频、网络信号时，要求较低的算法复杂度和运算量。该文通过阈值控制方式分类像素点区域，采用双通道达到快速插值的目的。利用与边缘像素点相邻的6个降采样像素局部结构多方向信息特征，估计高分辨率像素值。实验结果证明，该算法有效地保持了边缘特征，减少了CPU处理插值的时间，获得了较高的分辨率图像，并满足快速处理信号的要求。     

基于边缘检测及方向加权的H.264帧内错误隐藏算法*

针对H.264帧内错误隐藏忽略边缘纹理信息的问题,提出了一种改进算法。首先对丢失块的相邻块的像素作边缘检测,统计相关像素的个数,确定相邻块的边缘方向;然后通过距离和相关像素进行加权,以估计出丢失块每个像素的插值方向;最后,通过对宏块状态标志进行检测,选择插值方法,完成插值运算。在H.264标准测试平台JM86上对该算法进行验证,结果表明：在像素丢失块达50%的恶劣情况下,该算法的PSNR值比空间像素加权算法提高了211 dB。     

基于泰勒展开式的图像插值方法

为获得清晰光滑的图像轮廓,提出一种基于泰勒展开式的图像插值方法。根据靠近边缘中心一侧的已知像素,利用泰勒展开式估计待插值像素,减小插值图像边缘的宽度,并增加边缘斜坡坡度,从而获得清晰的插值图像边缘。实验结果表明,该方法简单且易于实现,与逆梯度加权方法相比,能获得更清晰的图像边缘。     

一种改进的边缘方向插值算法

已有的边缘方向插值算法利用高低分辨率图像局部方差之间存在的对偶性实现自适应非线性插值。其性能明显优于传统线性插值算法，但图像边缘噪声可能仍然比较明显。为了获得更好的视觉效果。提出了一种改进算法。充分利用局部降采样像素之间的相关信息，用和被插点相邻的6个降采样像素估计高分辨率图像的局部协方差。该算法应用于灰度和彩色图像的分辨率增强，不仅降低了运算复杂度，而且有效地抑制了边缘噪声，进一步提高了插值图像的视觉质量。     

基于预测梯度的图像插值算法

提出一种新的非线性图像插值算法,称为基于预测梯度的图像插值（Image interpolation with predicted gradients,PGI）.首先沿用现有的边缘对比度引导的图像插值（Contrast-guided image interpolation,CGI）算法思想对低分辨率图像中的边缘进行扩散处理,然后预测高分辨率图像中未知像素的性质,最后对边缘像素采用一维有方向的插值,对非边缘像素采用二维无方向的插值.与通常的非线性图像插值算法相比,新算法对图像边缘信息的理解更为完善.与CGI算法相比,由于梯度预测策略的使用,PGI算法能够更有效地确定未知像素的相关性质（是否为边缘像素,以及是边缘像素时其边缘方向）.实验结果表明,PGI算法无论在视觉效果还是客观性测评指标方面均优于现有的图像插值算法.此外,在对彩色图像进行插值时,本文将通常的RGB颜色空间转化为Lab颜色空间,不仅减少了伪彩色的生成,而且降低了算法的时间复杂度.     

三维CT层间图像超分辨重建与修复

CT图像在疾病诊断、癌症精准放疗阶段发挥着重要的作用.然而,受X射线剂量的限制以及现有医疗设备等因素的影响,三维CT图像成像采样间距较大,层间分辨率远低于层内分辨率.为提高CT图像的层间分辨率,避免因相邻层CT图像之间存在较大差异对超分辨率重建造成干扰,提出一种在相邻CT图像序列切片间利用上下层的配准信息插值出一个新的中间切片,并对插值得到的中间切片进行修复的方法.首先,利用CLG-TV光流估计模型配准算法估计相邻2幅CT图像之间的像素运动,得到一个稠密的光流场,从而获得2个连续切片之间精确的像素对应关系,并依据新切片位置对速度矢量进行缩放;然后,利用计算出的速度场在连续2幅图像之间生成初始插值图像.由于相邻切片之间的像素难以一一对应,插值后的图像通常存在像素缺失现象.最后利用序列图像的帧间非局部自相似性,通过求解最优化问题以修复插值图像中像素丢失的区域.在DIR-Lab实验室和山东省医学影像学研究所提供的数据集上的实验结果表明,与其他经典方法相比,文中方法能够生成高质量的中间CT切片,在定量和定性上提高了层间分辨率.     

图像插值的自适应邻域滤波方法

图像待插像素用其邻域内连续方向上像素的Tyler展开可以得到较好的近似,但是沿着灰度连续和不连续方向(跨越图像边缘方向)的Tyler展开近似的线性平均会增加图像边缘宽度,引起图像边缘的视觉模糊以及产生锯齿边缘。为此,通过一个与灰度距离相关的权函数,自适应选择待插像素邻域内的Tyler展开,提出一个邻域滤波图像插值方法。与待插像素位于图像边缘同侧的像素权函数的值较大,像素的Tyler展开被选择为待插像素的近似;反之则权函数的值较小,像素的Tyler展开不用作待插像素的Tyler展开。实验结果表明,该方法避免了跨越图像边缘的Tyler展开的线性平均,可减小插值图像边缘的宽度,增加边缘斜坡坡度,从而获得清晰的插值图像边缘。     

新的基于边缘检测提高图像质量的插值算法

通过对经典插值算法放大后得到的高分辨率图像先进行边缘检测,然后根据多方向边缘梯度变化,对边缘邻接像素点进行自相关模糊消除修正插值;多倍放大时采取小倍率循环修正方式实现.实验证明,算法克服了经典插值后图像的边缘锯齿和模糊效应,使修正优化后的图像清晰.对于RGB彩色图像先进行各分量色融合,再边缘检测,对提高图像质量也取得了明显的效果.     

一种用于数字图象传感器的彩色插值算法

由于物理结构的限制 ,单片 CCD和 CMOS彩色图象传感器在每个像素的位置上只能采集一个颜色分量 ,其余两个颜色分量只能通过插值的办法得到 .鉴于通常的线性插值方法容易使图象的边缘变得模糊 ,并可能出现较为明显的颜色失真 ,而一些新方法尽管可以得到较高质量的插值图象 ,然而运算的复杂性限制了它们的应用 .为此提出了一种在色差空间进行插值的算法 ,以代替普通颜色空间的插值 ,同时用基于有理函数的插值算子来代替普通的线性算子 ,并通过后处理来进一步提高插值图象的质量 .由于色差空间的插值考虑了不同颜色分量间的耦合性 ,并利用了有理函数插值算子固有的边缘自适应特性 ,因而得到了较好的效果 .该方法另外的一个优点是计算速度较快 .实验结果表明 ,该该算法是有效的 .     

基于图像增强的灰度插值算法

针对传统彩色滤波阵列（Color Filter Array，CFA）插值算法在图像识别前一般需要对彩色图像预处理，其中包括把插值后的彩色图像转化为灰度图像、平滑内部和锐化边缘，过程较为繁琐的问题，提出一种新的基于图像增强的灰度插值算法，即在插值过程中锐化图像的边缘并平滑内部，插值结果直接是一幅灰度图像并且保证图像的几何特性不变．实验结果表明此算法的有效性．     

抑制漂移误差的多描述视频编码*

针对多描述编码的漂移问题,提出一种基于H.264的多描述编码方案。该方案先对原始图像空间域采样形成两个子图像,然后通过相关联的两路H.264编码器,生成包含相同运动信息的描述,并在解码端采用自适应三次线性插值法恢复补偿信息,达到抑制漂移误差的目的。实验结果表明,该方案能有效提高编码效率,同时获得较好的视频传输质量。     

一种用于单CCD图像传感器的图像插值算法

由于物理结构的限制,单CCD图像传感器在每个像素位置上只能采集一个颜色分量,其余两个颜色分量只能通过插值的办法得到。提出一种在色差空间进行插值的算法,利用具有比例线性关系的局部颜色特性和局部协方差求得最小均方误差意义下的最优插值系数。所获取的该插值系数具有边缘细节保持性,同时色差空间的插值又考虑了不同颜色分量间的耦合性,因而有效地抑制了图像边缘的模糊和颜色失真。实验结果表明,该算法可获得高质量的插值图像。     

基于局部梯度特征的自适应多结点样条图像插值

为了获得质量更好的插值图像，提出了一种新的C^2。连续的支撑区间为（-2，2）的三次多结点样条插值核函数．通过增加结点带来的自由度构造了多结点样条插值公式；分析了在适当的边界条件和约束下三次多结点样条插值的逼近阶；将一维多结点样条插值算法推广到二维，建立了用于图像数据的插值公式；如果忽视图像的局部特征，通常双三次多结点样条插值图像的边缘会有模糊的现象，为此。对多结点样条插值应用逆梯度，得到了自适应多结点样条插值算法；实验所得误差图像和实验所得图像的峰值信噪比也证实了用自适应多结点样条插值算法重建的图像具有更高的质量．     

基于边缘移动匹配法的图像插值

论文介绍了一种保持图像边缘特征的插值方法。经典的插值算法常常使插值后图像边缘部分出现模糊或锯齿现象。为了获得图像边缘部分较好的视觉质量,算法对处于图像边缘部分的象素点首先在原图上寻找边缘方向,即利用边缘移动匹配法计算各象素点之间的相似程度来寻找到边缘方向,再使插值沿边缘方向进行。模拟试验证明,无论对机器生成的图像还是对自然图像,这种方法均能很好地保持图像边缘特征,从而使插值后整幅图像的视觉效果大大改善。该算法运算并不复杂,并且对于任何形式的图像几何变形都适用。     

基于小波融合的图像放大方法

提出一种基于小波融合技术与传统图像放大算法的结合的方法.该算法首先对源图像分别采用双三次插值和改进的双线性插值进行放大,然后对两幅放大后的图像进行小波分解,并对分解后得到的小波系数进行融合,增强图像轮廓,最后进行小波逆变换得到目标图像的重构.通过实验对比,采用所提算法放大的图像视觉效果明显,轮廓清晰,消除了传统放大算法的模糊和锯齿现象.     

PCB光电图像融合增强研究

分析了去灰度冗余的线性灰度变换与基于傅里叶变换的巴特沃斯高通滤波图像增强的基本原理,讨论了它们在图像增强中的实现方法,指出了各自的优点。为了使整体偏暗的印刷电路板（PCB）光电图像更好地增强,提出了结合两者优点的加权平均图像融合增强新方法。对由CCD获取的PCB光电图像进行了实际的图像增强实验,实验结果证明了基本原理分析的正确性。