一种实时视频分辨率提升算法及其VLSI设计与实现

提出了一种适合硬件实现的实时视频分辨率提升算法并给出该算法的VISI硬件实现结构。本文根据图像空域内邻近像素多个方向的内容相关性并结合改进的中值滤波方法，得到一种基于图像最大相关性的自适应优化插值算法，有效改善了视频分辨率提升过程中所出现的图像细节模糊和边缘锯齿化等问题。算法已经在Xilinx FPGA平台上通过验证，实现了对视频信号的实时分辨率提升，结果表明该算法能有效提高图像清晰度和视觉效果。     

一种基于细化边缘的图像放大方法

为了解决图像放大过程中边缘模糊及运算量大的问题,采用一种基于细化后的图像边缘进行插值处理的图像放大方法.首先对初步提取出的边缘进行细化,获取边缘的较准确位置;然后根据被插值点邻域内边缘点和非边缘点的数量和位置关系进行不同的插值处理.实验表明该方法得到的放大图像有较好的视觉效果,无明显锯齿现象,且处理算法简单,易于实现.     

基于小波的双线性插值误差补偿算法的图像放大

为了尽可能地保持低分辨率图像的基本信息,提高图像的视觉效果和空间分辨率,本文提出一种基于小波的双线性插值误差补偿算法。该算法增加双线性插值的误差补偿项,利用Sobel算子设定插值点的边缘方向,得到初始放大图像。利用小波提取高频成分,原始图像幅值增强充当低频部分,再经过小波逆变换得到高分辨率图像。实验结果表明,相对于传统的图像放大算法,该算法考虑到全局相关性,得到更加清晰的边缘信息。     

基于Curvelet的纹理方向自适应图像插值

为提高纹理复杂图像的插值放大质量,提出一种纹理方向自适应的图像插值算法。首先利用Curvelet变换提取图像的4个方向因子矩阵,然后对不同类插值点选择相应的2个方向因子构造权重系数进行线性插值,从而自适应地重建各类待插值点。分析比较了本文与现有插值算法对平滑与纹理复杂区域的插值重建质量。实验结果表明,本文算法能有效抑制传统插值方法重建图像时出现的边缘模糊和锯齿现象,重构的图像效果优于传统方法,纹理丰富图像的重构质量可提高2dB以上。     

基于Otsu阈值分割的边缘快速图像插值算法

为了满足视频监控、目标检测与识别过程中较高图像质量和较低算法复杂度要求,以及改善传统图像插值中细节模糊和边缘锯齿效应,文中提出一种基于Otsu阈值分割的边缘快速图像插值算法。利用Otsu算法,根据目标区域和背景区域的类方差最大,确定分割阈值,对非边缘区域进行双线性插值,边缘区域利用与待插值点周围6个或8个相邻降采样像素局部结构的多方向特点,自适应估计高分辨率像素值。实验表明,该算法运算复杂度低,很好保持了图像的边缘,获得了视觉质量较好的高分辨率图像。     

基于角点保护的偏微分方程图像插值方法

图像插值是数字图像处理领域中的一个基本问题,利用插值技术可以实现图像的缩放和图像恢复。传统的插值方法易使边缘产生锯齿效应或使插值结果模糊不清。该文提出一种基于角点保护的偏微分方程插值方法。该方法针对图像中不同的特征进行特定插值,在保持边缘结构清晰的同时,还能保护尖锐的角形结构,有效改善插值后图像的整体视觉效果和峰值信噪比。此外,对方程的主要参数进行分析,提出了相应的参数确定方法,从而提高该方法的适用性。     

基于结构成分双向扩散的图像插值算法

该文提出一种基于结构成分双向扩散的插值方法,有效地减小了插值图像的边缘扩散,从而获得更为清晰的边缘。该方法采用改进的耦合双向扩散滤波器对轮廓模板插值图像进行边缘增强。其中,为了使滤波器更精确地作用于边缘轮廓,利用形态成分分析(MCA)分离出初始插值图像中的结构分量再实行滤波;同时,改进双向扩散模型,使其能够根据边缘梯度自适应地调整边缘扩散程度,且更加柔和地控制梯度方向的像素值变化。实验结果表明,对比传统的插值方法、相关的边缘自适应插值方法以及几种应用普遍的商用软件,该方法获得的插值图像主、客观质量均有明显提升,不仅有效提高图像锐度,且边缘光滑、过渡自然,避免产生边缘锯齿和过度的人工效应。     

人眼视觉拟合函数的小波系数插值图像增强

空域中直方图增强图像容易产生灰度级断层,导致对比度过分增强、图像局部过亮、细节不清晰等问题。提出一种人眼视觉拟合函数的小波系数插值均衡图像增强方法。算法通过二代小波整数变换,对待增强图像作单层小波分解;在小波低频系数中进行均衡、插值、再均衡计算;最后,将新的低频系数重构图像并归一化,通过人眼视觉拟合函数输出图像。实验结果表明,本方法有效解决了增强图像亮度过亮造成细节不清或丢失、灰度层次感不强的问题。本算法增强的图像视觉效果柔和,更适合图像后续处理与分析。     

一种边缘定向平滑图像插值算法

针对传统图像放大算法边缘处理效果较差,自适应图像插值方法存在高计算复杂度的问题,该文提出一种有效增强图像边缘轮廓的插值放大算法。该算法结合边缘定向平滑滤波器和双线性插值的特点,使得图像在平坦和非平坦区域均能取得理想效果。仿真测试结果表明,与基于统计特征的自适应插值算法相比,该文提出算法能显著提高插值速度,平均运行时间降低8.33 s;与双三次插值算法相比,图像峰值信噪比平均增加0.30 dB。     

基于三角网格上Coons曲面的图像缩放算法

针对传统插值算法在图像整体缩放中边缘区域易产生锯齿或模糊的现象,提出一种新型的图像缩放算法．将相邻像素形成的矩形区域进行三角剖分,根据待构造曲线段的位置关系及插值控制点的距离大小构造辅助的控制顶点,再利用相应的Bézier曲线插值图像构造的辅助控制点,最后以产生的Bézier曲线作为边界曲线,利用Coons曲面构造方法构造出退化的三角形曲面片进行边缘细节的强化。提出的方法可以很好地保持图像边缘细节,尤其在倾斜的边缘和尖角等处保持了更多的细节特征,使放大的图像有更好的效果。     

一种改进的线性图像插值算法

针对传统的双线性插值法在对图像进行插值后会不可避免的产生边缘模糊的问题,提出了一种改进的线性插值法,该算法首先把待插值点分为三类,然后分别选取合适的已知点进行插值。通过对经典图像lena和pepper进行插值的实验结果表明,该算法的插值效果与双立方法相当,但计算量远远小于双立方,能有效的保持图像边缘信息,提高了图像质量。     

Edge Preserving Interpolation of Digital Images Using Fuzzy Inference

This paper presents a novel edge preserving interpolation method for digital images. This new method reduces drastically the blurring and jaggy artifacts at the high-contrast edges, which are generally found in the interpolated images using conventional methods. This high performance is achieved by two proposed operations: a fuzzy-inference based edge preserving interpolator and a highly oblique edge compensation scheme developed based on an edge orientation detector. The former synthesizes the interpolated pixels to match the image local characteristics. Hence, edge sharpness can be retained. However, due to the small footage of the fuzzy interpolation method, it cannot avoid edge jaggedness along the highly oblique edges that have very sharp angles against one of the coordinates. Therefore, a segment matching technique is developed to identify precisely the orientation of the highly oblique edges. Combining these two techniques, we improve significantly the visual quality of the interpolated images, particularly at the high-contrast edges. Both the synthesized images (such as letters) and the natural scenes (captured by camera) have been tested and the results are very promising.     

基于边缘保持的POCS超分辨率图像重建

针对常规的POCS超分辨率图像重构算法导致的边缘模糊问题,文章分析重建后高分辨率图像边缘模糊形成的原因,提出了基于边缘保持的插值算法,用基于梯度的插值算法来获取POCS的初始值,实验结果表明,该方法能够明显地提高重建图像的边缘质量。     

一种基于边缘方向的双线性插值方法

针对传统的双线性插值存在的图像边缘模糊问题,本文提出一种改进方法。首先根据插值点的几何位置及邻点的灰度大小,确定插值点灰度的梯度方向和边缘方向,然后沿边缘方向进行双线性插值。该方法可实现沿任意边缘方向的插值,并且计算简单。实验结果表明,该方法与传统的双线性插值法相比,插值图像的平均梯度增加而均方误差减小,有效地提高了插值图像的质量。     

小波域多角度轮廓模板变分模型的单幅图像超分辨率重建

近年来图像超分辨率重建技术因其可以提高图像的识别精度和识别能力而受到重视,其中一个难点问题是如何保证图像边缘纹理区域的重建质量.本文提出一种基于小波域的单幅图像超分辨率重建方法,首先对输入图像进行非下采样小波变换,根据小波变换的多方向性提出三类多角度模板,并采用TV模型估计各子带轮廓,确定其所属的最优方向,然后利用多角度模板来对各个子带进行双三次B样条插值,最后进行非下采样小波反变换.该方法使重建后图像的边缘、纹理信息更加精细,克服了诸如双线性插值法与双三次插值法等传统插值重建所产生的边缘模糊与边缘锯齿化,以及纹理区域失真等不足,在一定程度上提高了重建图像的质量.该方法可用于图像监控、遥感影像分析和医学图像处理等领域.大量的仿真实验验证了所提出方法的有效性.     

非局部特征方向图像插值方法研究

提出了一种非局部的特征方向图像插值方法,有效地保持了插值图像轮廓的光滑,抑制了图像边缘的模糊.这种方法把非局部Hessian矩阵的特征向量视为图像特征方向,使图像能量泛函沿这个方向进行扩散,其扩散强度由图像局部Hessian矩阵特征值参与控制.它克服了传统方法以梯度方向指示图像特征方向的局部性,使图像能量泛函沿正确方向扩散,避免了对图像特征的模糊.数值实验结果显示,该方法既能很好地重建插值图像的边缘,又不会在插值图像中产生伪影或图像边缘失真.     

The error-amended sharp edge (EASE) scheme for image zooming.

This paper proposes a new interpolation method, called the error-amended sharp edge (EASE) scheme, which is a modified bilinear method. In order to remove/reduce interpolation artifacts such as image blur and the checkerboard effect (ringing), EASE tries to amend the interpolation error by employing the classical interpolation error theorem in an edge-adaptive fashion. EASE is applied for image zooming by both integer and noninteger magnification factors. The new interpolation scheme has proved to result in high-resolution images having clearer and sharper edges than linear interpolation methods, for all synthetic and natural images we have tested. EASE can be implemented with ease; it turns out to be similarly efficient as cubic interpolation schemes.     

基于梯度最小准则的线性插值修正算法

针对传统的线性插值存在的图像边缘模糊问题,提出了一种改进方法。根据边缘与梯度之间的关系,以插值点梯度最小为准则,对线性插值结果进行修正,实现保护插值图像的边缘信息。实验结果表明,该方法与传统的线性插值法相比,插值图像的平均梯度提高,均方误差减小,是一种有效提高插值效果的方法。