任意比例視頻圖像放大算法的研究與實(shí)現(xiàn)

[19]。將原圖像和處理后的圖像進(jìn)行傅里葉變換，通過對比，能體現(xiàn)出縮放算法針對圖像各個(gè)頻率的處理結(jié)果，如高頻缺失的多少。本文針對不同方法縮放得到的圖像進(jìn)行傅里葉變換，對頻譜進(jìn)行分析比較，圖4.4和4.5分別為COUPLE和PEPPERS圖像采用不同縮放方法放大4倍后頻譜的比較結(jié)果。(a)原圖像頻譜(b)本算法縮放后頻譜(c)雙線性插值縮放后頻譜(d)雙三次插值縮放后結(jié)果圖4.4COUPLE圖像縮放頻譜比較結(jié)果(a)原圖像頻譜(b)本算法縮放后頻譜(c)雙線性插值縮放后頻譜(d)雙三次插值縮放后結(jié)果圖4.5PEPPERS圖像縮放頻譜比較結(jié)果通過觀察頻譜，可以看出COUPLE含有的高頻成分比較多，而PEPPERS圖像同時(shí)含有豐富的高頻和低頻分量。與雙線性插值和雙三次插值比較，本算法在保持高頻分量盡可能少丟失的同時(shí)，也保證了較好的低頻分量處理效果。4.3視頻信號縮放算法性能的主觀分析以上給出了雙線性插值、雙三次插值以及本設(shè)計(jì)算法處理后圖像的客觀評價(jià)結(jié)果。下面對本算法進(jìn)行主觀上的評價(jià)，即在空間域上將三種算法處理得到的結(jié)果通過人眼視覺進(jìn)行比較。圖4.6是AIRPLANE和PEPPERS圖像先經(jīng)過雙線性插值算法縮小為原圖像的0.5倍，再分別采用不同的縮放方法放大2倍，最終得到和原圖像尺寸相同的圖像，比較結(jié)果如下：(a)原圖像(b)本算法(c)雙線性插值(d)雙三次插值圖4.6AIRPLANE圖像縮放結(jié)果比較通過以上不同縮放算法得到圖像的視覺比較可以看出，在AIRPLANE圖像中，雙線性插值和雙三次插值在飛機(jī)和雪山交界等紋理細(xì)節(jié)的處理上存在模糊現(xiàn)象，本算法很好的克服了這一缺點(diǎn)?？梢姡驹O(shè)計(jì)的縮放算法在圖像處理的視覺效果上優(yōu)于雙線性插值和雙三次插值。特別是在邊緣和紋理細(xì)節(jié)豐富的區(qū)域。以上給出了針對不同類型的靜態(tài)圖像，不同縮放算法在主觀上的比較結(jié)果，接下來給出本設(shè)計(jì)在不同縮放倍數(shù)上的視覺效果。為了證明本算法適用于視頻信號的處理，將本縮放算法應(yīng)用于國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)視頻序列，以此來來驗(yàn)證可行性和有效性。(a)原圖像(b)本算法放大1.5倍(c)雙線性插值放大1.5倍(d)雙三次插值放大1.5倍圖4.7FOREMAN視頻序列第58幀放大結(jié)果(a)原圖像(b)本算法放大1.5倍(c)雙線性插值放大1.5倍(d)雙三次插值放大1.5倍圖4.8FOOTBALL視頻序列第60幀放大結(jié)果圖4.7和圖4.8分別為采用三種縮放算法進(jìn)行放大1.5倍的QCIF視頻序列FOREMAN中第58幀和FOOTBALL中第60幀圖像結(jié)果的比較。通過對視頻序列的仿真結(jié)果可以看出，本算法得到的圖像邊緣更加清晰。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的算法不僅在非邊緣的平坦區(qū)域上有很好的處理效果，也保持銳利清晰的邊緣，同時(shí)，對各種類型圖像，在任意放大倍數(shù)下均表現(xiàn)出較好的處理效果。結(jié)論多媒體信息技術(shù)和Internet技術(shù)飛速發(fā)展，已深入到生活各個(gè)領(lǐng)域。不僅要求視頻信號有較好的容錯能力，并且能夠根據(jù)終端處理能力、顯示設(shè)備、用戶需求等不同因素進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。在傳輸時(shí)，很難得到視頻編碼能夠同時(shí)提供不同質(zhì)量、不同尺寸、不同傳輸速率的比特流，以滿足不同用戶對分辨率、播放速率、圖像質(zhì)量的多樣化需求。針對上述問題，采用傳輸相同的圖像或視頻編碼，在終端接收后，對圖像或視頻信息進(jìn)行相應(yīng)的快速、實(shí)時(shí)的圖像處理，使其滿足顯示器的尺寸或用戶需求，此方法更經(jīng)濟(jì)方便，并且能夠滿足用戶針對圖像細(xì)節(jié)的特殊要求。本文針對視頻信號處理的關(guān)鍵技術(shù)，即圖像的快速縮放技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，對不同種圖像縮放算法的性能和實(shí)際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析比較，并設(shè)計(jì)在硬件上可實(shí)現(xiàn)的RGB視頻信號任意比例縮放算法?？傮w而言，本文對圖像和視頻信號縮放技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究，提出針對RGB視頻信號任意比例縮放的算法，并對算法的性能進(jìn)行分析和對比。通過仿真實(shí)驗(yàn)，本文取得的各項(xiàng)性能指標(biāo)仍有改進(jìn)的余地。對于邊緣檢測方法或閾值的選取應(yīng)進(jìn)一步深入研究。本算法針對RGB視頻信號可以實(shí)現(xiàn)任意比例縮放，但倍數(shù)較大時(shí)，由于信息量的缺失，插值效果不是很理想。所以一種改進(jìn)方式是在縮放比例較大時(shí)，采用分級縮放的形式，并分析采用幾級插值能夠使得到的圖像效果達(dá)到最佳，同時(shí)分擔(dān)硬件芯片的工作量，減小硬件壓力。參考文獻(xiàn)常軍.基于圖像縮放的新算法研究與應(yīng)用[D].無錫：江南大學(xué)，2008.竺加毅.自適應(yīng)圖像縮放算法及硬件實(shí)現(xiàn)[D].上海：上海交通大學(xué)，2009.GiovanniRamponi.WarpedDistanceforSpace-VariantLinearImageInterpolation[J].TransactionsonImageProcessing，1999，8(5):629-639.JungWooHwang，HwangSooLee.AdaptiveImageInterpolationBasedonLocalGradientFeature[J].IEEESignalProcessingLetters，2004，11(3):359-362.NiraSheZaf，HagitAbramov-Segal，IlanSutskoverandRanBar-Selia.AdaptiveLowComplexityAlgorithmForImageZoomingatFractionalScalingRatio[A].Proceedingofthe21stIEEEconventionoftheElectricalandElectronicEngineersinIsrael[C].2000，4:253-256.DarwishAM，BedairMS，ShaheenSI.AdaptiveResamplingAlgorithmforImageZooming[J].HEProceedings-VisoinImageandSignalProcessing，1997，144(4):207-212.S.Thurnhofer，S.K.Mitra.Edge-EnhancedImageZooming[J].Eng，1996，6:1862-1869.BattiatoS，GalloG，StancoF.ALocally-AdaptiveZoomingAlgorithmforDigitalImages[J].ElsevierImageVisionandComputingjournal，2002，20(11):805-812.黨向盈.基于邊緣方向的高精度快速圖像插值算法研究與應(yīng)用[D].無錫：江南大學(xué).2008.王立國，張曄，谷延鋒.基于自適應(yīng)邊緣保存算法的圖像插值[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，1(37)：18-21.陳建輝，王博亮，徐中佑等.一種自適應(yīng)最大相關(guān)性數(shù)字圖像插值算法[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，44(3):355-358.馮象初，姜東煥，徐光寶等.基于變分和小波變換的圖像放大算法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2008，31(2):340-345.郝麗花，張世祿，劉軍.新代數(shù)插值算法在圖像放縮中的應(yīng)用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2004，17(9)：24-27.劉俊華.數(shù)字圖像插值[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2010.劉櫟莉.邊緣檢測及其在圖像縮放中的應(yīng)用[D].合肥：合肥大學(xué)，2009.張美玉，王孝通，徐曉剛.改進(jìn)的圖像自適應(yīng)梯度插值[J].中國圖像圖形學(xué)報(bào)，2009，5(14)：853-858.馬天駿.圖像放大技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2004.楊高波，杜青松.MATLAB圖像/視頻處理應(yīng)用及實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009:44.周金萍.HYP