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1. WO2020228172 - CONTINUOUS IMAGE AMPLIFICATION METHOD AND APPARATUS BASED ON RADIAL BASIS FUNCTION AND STORAGE MEDIUM

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

附图

1   2   3  

说明书

发明名称 : 基于径向基函数的连续型图像放大方法、装置及存储介质

[0001]
本申请要求于2019年5月16日提交中国专利局,申请号为201910409186.9、发明名称为“基于径向基函数的连续型图像放大方法、装置及存储介质”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

[0002]
本申请涉及数字图像处理技术领域,尤其涉及一种基于径向基函数的连续型图像放大方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

[0003]
图像放大的处理技术在实际应用中具有重要作用,如在医学系统、公安系统、航天系统以及一些图像处理软件中,为适用特殊的场合和获得比较好的视觉效果,常常需要一种有效的方法来改变已有图像的大小,并保证改变后的图像有较好的质量。
[0004]
图像插值是图像放大的主要方法。传统的图像插值算法中侧重于图像的平滑,从而取得更好的视觉效果,但是这类方法在保持图像平滑的同时也会退化图像的高频部分,使得插值效果不佳,导致图像的边缘部分出现模糊、锯齿、阶梯等现象,细节部分不够清晰,达不到图像处理的预期。
[0005]
现在,在数字图像处理领域,许多问题已经在一定程度上被解决。但伴随着对数字图像处理的效率与效果的要求不断增加,已有的方法必须要被改进。
[0006]
发明内容
[0007]
本申请提供一种基于径向基函数的连续型图像放大方法、装置及计算机可读存储介质,其主要目的在于提供一种运行效率较高,支持高维图像放大的图像放大方案。
[0008]
为实现上述目的,本申请提供的一种基于径向基函数的连续型图像放大方法,包括:选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储;基于径向基函数对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像;基于所述径向基函数对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0009]
此外,为实现上述目的,本申请还提供一种基于径向基函数的连续型图像放大装置,该装置包括存储器和处理器,所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的基于径向基函数的连续型图像放大程序,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序被所述处理器执行时实现如下步骤:选定一个需要放 大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储;基于径向基函数Multi-Quadric对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像;基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0010]
此外,为实现上述目的,本申请还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有基于径向基函数的连续型图像放大程序,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如上所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法的步骤。
[0011]
本申请提出的基于径向基函数的连续型图像放大方法、装置及计算机可读存储介质,利用径向基函数对图像进行放大,转化为曲面重构问题,针对损失的信息构造插值格式,再利用计算机自动选择插值节点并求解插值方程,从而可以得到处理后的图像。基于Multi-Quadric的函数原型较为简单,因此运行效率较高,支持高维图像放大。

附图说明

[0012]
图1为本申请一实施例提供的基于径向基函数的连续型图像放大方法的流程示意图;
[0013]
图2为本申请一实施例提供的基于径向基函数的连续型图像放大装置的内部结构示意图;
[0014]
图3为本申请一实施例提供的基于径向基函数的连续型图像放大装置中基于径向基函数的连续型图像放大程序的模块示意图。
[0015]
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0016]
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0017]
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,所述“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0018]
进一步地,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0019]
本申请提供一种基于径向基函数的连续型图像放大方法。
[0020]
参照图1所示,为本申请一实施例提供的基于径向基函数的连续型图像放大方法的流程示意图。该方法可以由一个装置执行,该装置可以由软件和/或硬件实现。
[0021]
在本实施例中,所述基于径向基函数的连续型图像放大方法包括:
[0022]
S1、选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储。
[0023]
本申请较佳实施例中,假设所述原图像的坐标为(x,y),有M行N列,原图像记为f(x,y),该原图像可以被放大,放大后的图像的坐标为(u,v),则实现原图像的放大即为实现:
[0024]
[0025]
[0026]
其中,a是x方向的放大率,b是y方向的放大率,a>1,b>1。a>1进行x方向的放大,b>1进行y方向的放大,a=b时,放大前后的图像具有相同的高宽比。
[0027]
实际计算中,图像需要以离散值的方式表示和存储。鉴于编程和表述的方便以及格式的统一,本申请较佳实施例将所述原图像表示如下:设每一像素的宽度为1,则f(x,y)表示在以原图像中左下为原点的右上二维坐标系上像素(x,y)的值,其中x,y为正整数或0。利用该种方式将原图像用离散值的数字文本进行表示。
[0028]
对f(x,y)进行后续插值得到f*(x,y)在其定义域上连续,建立一种对应关系,使得放大后图像g(u,v)上的每一点,都存在f*(x,y)上的一点与之对应,形成图像的连续放大。
[0029]
S2、基于径向基函数对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像。
[0030]
径向基函数是一个取值仅仅依赖于离原点距离的实值函数,也就是Φ(x)=Φ(||x||),或者还可以是到任意一点c的距离,c点称为中心点,也就是Φ(x,c)=Φ(||x-c||)。任意一个满足Φ(x)=Φ(||x||)特性的函数Φ都可以叫做径向基函数。常用的径向基函数有:Kriging方法的gauss分布函数、Hardy的Multi-Quadric函数以及Duchon的薄板样条。本申请选择Multi-Quadric函数作为径向基函数。
[0031]
所述Multi-Quadric函数简记为MQ,其公式为:
[0032]
利用所述径向基函数Multi-Quadric对原图像进行插值处理包括:
[0033]
1、已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找函数
[0034]
其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数,,
[0035]
满足插值条件:
[0036]
[0037]
其中,
[0038]
显然,上述插值问题对于任意数据点集 两两互不相同时解存在且唯一的必要条件是:对称矩阵都是非奇异的,才能保证插值问题有解且有唯一解:
[0039]
[0040]
当Multi-Quadric插值函数中的形状参数很小时,Multi-Quadric函数的解几乎就是分段线形函数,光滑型很好。
[0041]
2、选择径向基函数Multi-Quadric待插值点和插值参考点。
[0042]
对于图像f *(x,y)的每一非整数点,仅取其周围少量的整数点构造插值格式求解是可行的。径向基函数插值有某种屏蔽的性质,距离较远的数据点的影响非常小。采取与双三次插值类似的方法选择插值参考点,不同的是,双三次插值是取待插值点周围4*4=16个整数点作为插值参考点,本申请较佳实施例取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,S可由用户指定。如果待插值点到图像某个或者某两个边缘太近,以至于无法直接取得其周围S*S个点,则调整S*S个点的位置使其所有点距待插值点的距离之和最小且恰好不越过边界以外。
[0043]
3、基于此,可以根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[0044]
S3、基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0045]
设x方向的放大率为a,y方向的放大率为b,其中,a>1,b>1,对曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,g*(u,v)的定义域 R 2代表定义域数据维度。
[0046]
具体求解过程为:
[0047]
设曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0),其在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示:
[0048]
[0049]
同样,设放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1),其在曲面z=f *(x,y)上的对应点为(x 1,y 1,z 1),对应关系如下所示:
[0050]
[0051]
利用上一步f *(x,y),就可求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v)。由于此图像为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围可求得为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[0052]
S4、计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。
[0053]
图像间的距离反映了图像的相似度,距离越小,相似度越高。一副M*N的图像被看作M*N维欧式图像空间中的一个点,图像空间以e1,e2,……,eMN作为空间的一组基,其中ekN+1对应于位于(k,l)的一个理想点信号源。于是一幅图像x=(x 1,x 2,…,x MN)(其中x kN+1是像素(k,l)的灰度值)就对应图像空间中的一个点。
[0054]
通过计算两幅图像之间的欧式距离,从而判断图像放大的效果。度量系数矩阵G=(g ij) MN×MN决定了图像空间中两幅图像的距离:
[0055]
[0056]
如果所有的基向量的长相等,则g ij完全依赖于e i与e j的夹角θ ij,这时,两幅图像的距离度量如下所示:
[0057]
[0058]
通过计算两幅图像之间的欧式距离,设定一个阈值,并于步骤S5判断计算得到的所述欧式距离是否大于或等于该设定阈值。当所述欧式距离大于设定阈值时,表明图像实现了连续放大,值越大,表明图像放大效果越好,视觉效果越清晰,并可以于步骤S6,输出所述放大图像。
[0059]
当所述欧式距离小于该设定阈值时,重复执行上述步骤S2至S4,不断更迭参数范围,对图像进行连续放大,直到计算结果等于或者大于所设定阈值,则实现了图像的连续放大。
[0060]
本申请实施例提供了一种基于径向基函数Multi-Quadric的连续型图像放大方法,基于径向基函数Multi-Quadric函数,对原图像进行插值计算并空间延伸,离散化处理从而得到放大图像,最后利用灰度矩阵欧式距离进行原图像与放大图像的相似度计算,判断图像放大效果,本申请较佳实施例具有如下优点:
[0061]
径向基函数Multi-Quadric函数原型较为简单,采用一元函数可以较为有力的描述多元函数,对于处理大规模散乱数据,运行效率高,能够支持高维度图像放大;
[0062]
采用径向基函数Multi-Quadric进行图像放大,转化为曲面重构问题,可对损失的信息构造插值格式,进而得到放大图像,相较于传统插值法图像放大质量更优;
[0063]
采用灰度欧式距离针对原始图像及放大后图像进行对比计算,检验图像放大效果,并验证了方法的可行性。
[0064]
本申请还提供一种基于径向基函数的连续型图像放大装置。参照图2所示,为本申请一实施例提供的基于径向基函数的连续型图像放大装置的内部结构示意图。
[0065]
在本实施例中,基于径向基函数的连续型图像放大装置1可以是PC(Personal Computer,个人电脑),也可以是智能手机、平板电脑、便携计算机等终端设备。该基于径向基函数的连续型图像放大装置1至少包括存储器11、处理器12,通信总线13,以及网络接口14。
[0066]
其中,存储器11至少包括一种类型的可读存储介质,所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是基于径向基函数的连续型图像放大装置1的内部存储单元,例如该基于径向基函数的连续型图像放大装置1的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是基于径向基函数的连续型图像放大装置1的外部存储设备,例如基于径向基函数的连续型图像放大装置1上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,存储器11还可以既包括基于径向基函数的连续型图像放大装置1的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于基于径向基函数的连续型图像放大装置1的应用软件及各类数据,例如基于径向基函数的连续型图像放大程序01的代码等,还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0067]
处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片,用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据,例如执行基于径向基函数的连续型图像放大程序01等。
[0068]
通信总线13用于实现这些组件之间的连接通信。
[0069]
网络接口14可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口),通常用于在该装置1与其他电子设备之间建立通信连接。
[0070]
可选地,该装置1还可以包括用户接口,用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地,在一些实施例中,显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)触摸器等。其中,显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元,用于显示在基于径向基函数的连续型图像放大装置1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
[0071]
图2仅示出了具有组件11-14以及基于径向基函数的连续型图像放大程序01的基于径向基函数的连续型图像放大装置1,本领域技术人员可以理解的是,图1示出的结构并不构成对基于径向基函数的连续型图像放大装置1的限定,可以包括比图示更少或者更多的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
[0072]
在图2所示的装置1实施例中,存储器11中存储有基于径向基函数的连续型图像放大程序01;处理器12执行存储器11中存储的基于径向基函数的连续型图像放大程序01时实现如下步骤:
[0073]
步骤一、选定一个需要放大处理的图像作为原图像。
[0074]
本申请较佳实施例中,假设所述原图像的坐标为(x,y),有M行N列。原图像记为f(x,y),该原图像可以被放大,放大后的图像的坐标为(u,v),则实现原图像的放大即为实现:
[0075]
[0076]
[0077]
其中,a是x方向的放大率,b是y方向的放大率,a>1,b>1。a>1进行x方向的放大,b>1进行y方向的放大,a=b时,放大前后的图像具有相同的高宽比。
[0078]
实际计算中,图像需要以离散值的方式表示和存储。鉴于编程和表述的方便以及格式的统一,将所述原图像表示如下:设每一像素的宽度为1,则f(x,y)表示在以原图像中左下为原点的右上二维坐标系上像素(x,y)的值,其中x,y为正整数或0。利用该种方式将原图像用数字文本进行表示。
[0079]
对f(x,y)进行后续插值得到f*(x,y)在其定义域上连续,建立一种对应关系,使得放大后图像g(u,v)上的每一点,都存在f*(x,y)上的一点与之对应,形成图像的连续放大。
[0080]
步骤二、基于径向基函数Multi-Quadric对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像。
[0081]
径向基函数是一个取值仅仅依赖于离原点距离的实值函数,也就是Φ(x)=Φ(||x||),或者还可以是到任意一点c的距离,c点称为中心点,也就是Φ(x,c)=Φ(||x-c||)。任意一个满足Φ(x)=Φ(||x||)特性的函数Φ都可以叫做径向基 函数。常用的径向基函数有:Kriging方法的gauss分布函数、Hardy的Multi-Quadric函数以及Duchon的薄板样条。本申请选择Multi-Quadric函数作为径向基函数。
[0082]
所述Multi-Quadric函数简记为MQ,其公式为: 其中,c为上述的取不同的值。
[0083]
利用所述径向基函数Multi-Quadric对原图像进行插值处理包括:
[0084]
1、已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找函数:
[0085]
其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数,
[0086]
满足插值条件:
[0087]
[0088]
其中,
[0089]
显然,上述插值问题对于任意数据点集 两两互不相同时解存在且唯一的必要条件是:对称矩阵都是非奇异的,才能保证插值问题有解且有唯一解:
[0090]
[0091]
当Multi-Quadric插值函数中的形状参数很小时,Multi-Quadric函数的解几乎就是分段线形函数,光滑型很好。
[0092]
2、选择径向基函数Multi-Quadric待插值点和插值参考点。
[0093]
对于图像f *(x,y)的每一非整数点,仅取其周围少量的整数点构造插值格式求解是可行的。径向基函数插值有某种屏蔽的性质,距离较远的数据点的影响非常小。采取与双三次插值类似的方法选择插值参考点,不同的是,双三次插值是取待插值点周围4*4=16个整数点作为插值参考点,本申请较佳实施例取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,S可由用户指定。如果待插值点到图像某个或者某两个边缘太近,以至于无法直接取得其周围S*S个点,则调整S*S个点的位置使其所有点距待插值点的距离之和最小且恰好不越过边界以外。基于此,可以根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[0094]
步骤三、基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0095]
设x方向的放大率为a,y方向的放大率为b,其中,a>1,b>1,对曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,g*(u,v)的定义域 R 2代表定义域数据维度。
[0096]
具体求解过程为:
[0097]
设曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0),其在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示:
[0098]
[0099]
同样,设放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1),其在曲面z=f *(x,y)上的对应点为(x 1,y 1,z 1),对应关系如下所示:
[0100]
[0101]
利用上一步f *(x,y),就可求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v)。由于此图像为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围可求得为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[0102]
步骤四、计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。
[0103]
图像间的距离反映了图像的相似度,距离越小,相似度越高。一副M*N的图像被看作M*N维欧式图像空间中的一个点,图像空间以e1,e2,……,eMN作为空间的一组基,其中ekN+1对应于位于(k,l)的一个理想点信号源。于是一幅图像x=(x 1,x 2,…,x MN)(其中x kN+1是像素(k,l)的灰度值)就对应图像空间中的一个点。
[0104]
通过计算两幅图像之间的欧式距离,从而判断图像放大的效果。度量系数矩阵G=(g ij) MN×MN决定了图像空间中两幅图像的距离:
[0105]
[0106]
如果所有的基向量的长相等,则g ij完全依赖于e i与e j的夹角θ ij,这时,两幅图像的距离度量如下所示:
[0107]
[0108]
通过计算两幅图像之间的欧式距离,设定一个阈值,如果计算得到的欧式距离大于该设定阈值,表明图像实现了连续放大,值越大,表明图像放大效果越好,视觉效果越清晰。
[0109]
当所述欧式距离小于该设定阈值时,重复执行上述步骤二至四,不断更迭参数范围,对图像进行连续放大,直到计算结果等于或者大于所设定阈值,则实现了图像的连续放大。
[0110]
可选地,在其他实施例中,基于径向基函数的连续型图像放大程序还可以被分割为一个或者多个模块,一个或者多个模块被存储于存储器11中,并由一个或多个处理器(本实施例为处理器12)所执行以完成本申请,本申请所称的模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,用于描述基于径向基函数的连续型图像放大程序在基于径向基函数的连续型图像放大装置中的执行过程。
[0111]
例如,参照图3所示,为本申请基于径向基函数的连续型图像放大装置一实施例中的基于径向基函数的连续型图像放大程序的程序模块示意图,该实施例中,基于径向基函数的连续型图像放大程序可以被分割为图像转换模块10、图像插值模块20、图像放大模块30、相似度判断模块40和基于径向基函数的连续型图像放大模块50,示例性地:
[0112]
图像转换模块10用于:选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储。
[0113]
图像插值模块20用于:基于径向基函数对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像。
[0114]
可选地,所述径向基函数为Multi-Quadric函数。
[0115]
可选地,利用所述径向基函数Multi-Quadric对原图像进行插值处理包括:
[0116]
已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找图像函数:
[0117]
其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数,
[0118]
满足插值条件:
[0119]
[0120]
其中,
[0121]
对于图像函数f *(x,y)中的每一非整数点,选取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,其中S由用户指定;
[0122]
根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[0123]
图像放大模块30用于:基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0124]
可选地,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括:
[0125]
设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,对曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为:
[0126]
曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示:
[0127]
[0128]
设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示:
[0129]
[0130]
利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[0131]
相似度判断模块40用于:计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。
[0132]
上述图像转换模块10、图像插值模块20、图像放大模块30、相似度判断模块40等程序模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同,在此不再赘述。
[0133]
此外,本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有基于径向基函数的连续型图像放大程序,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序可被一个或多个处理器执行,以实现如下操作:
[0134]
选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储;
[0135]
基于径向基函数对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像;
[0136]
基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[0137]
本申请计算机可读存储介质具体实施方式与上述基于径向基函数的连续型图像放大装置和方法各实施例基本相同,在此不作累述。
[0138]
需要说明的是,上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
[0139]
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
[0140]
以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,所述方法包括: 选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储; 基于径向基函数对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像; 基于所述径向基函数对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,所述径向基函数为Multi-Quadric函数。
[权利要求 3]
如权利要求2所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,利用所述径向基函数对原图像进行插值处理包括: 已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找图像函数: 其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数, 满足插值条件: 其中, 对于图像函数f *(x,y)中的每一非整数点,选取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,其中S由用户指定; 根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[权利要求 4]
如权利要求1所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 5]
如权利要求2所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 6]
如权利要求3所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 7]
如权利要求4-6任一项所述的基于径向基函数的连续型图像放大方法,其特征在于,该方法还包括: 计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。
[权利要求 8]
一种基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述装置包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于径向基函数的连续型图像放大程序,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序被所述处理器执行时实现如下步骤: 选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储; 基于径向基函数Multi-Quadric对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像; 基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[权利要求 9]
如权利要求8所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述径向基函数为Multi-Quadric函数。
[权利要求 10]
如权利要求9所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,利用所述径向基函数Multi-Quadric对原图像进行插值处理包括: 已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找图像函数 其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数, 满足插值条件: 其中, 对于图像函数f *(x,y)中的每一非整数点,选取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,其中S由用户指定; 根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[权利要求 11]
如权利要求8所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 12]
如权利要求9所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 13]
如权利要求10所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 14]
如权利要求11-13任一项所述的基于径向基函数的连续型图像放大装置,其特征在于,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序被所述处理器执行时还实现如下步骤: 计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。
[权利要求 15]
一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有基于径向基函数的连续型图像放大程序,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如下步骤: 选定一个需要放大处理的图像作为原图像,并将所述原图像转换为离散值的方式进行表示和存储; 基于径向基函数Multi-Quadric对所述原图像进行插值处理,得到原图像的插值图像; 基于所述径向基函数Multi-Quadric对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像。
[权利要求 16]
如权利要求15所述的计算机可读存储介质,其特征在于,所述径向基函数为Multi-Quadric函数。
[权利要求 17]
如权利要求16所述的计算机可读存储介质,其特征在于,利用所述径向基函数Multi-Quadric对原图像进行插值处理包括: 已知定义在[0,M-1]×[0,N-1]的数据点集 寻找图像函数 其中,M,N代表原图像为M行N列,R为数据点集的定义域区间,R 3代表定义域数据维度,λ j为插值条件权数, 为径向基函数, 满足插值条件: 其中, 对于图像函数f *(x,y)中的每一非整数点,选取待插值点周围S*S个整数点作为插值参考点,其中S由用户指定; 根据求解公式1求得f *(x,y)定义域上每一个点的函数值,从而得到原图像的插值图像。
[权利要求 18]
如权利要求15所述的计算机可读存储介质,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 19]
如权利要求16或17所述的计算机可读存储介质,其特征在于,所述对所述插值图像进行空间延展处理,得到放大倍率,并对所述插值图像进行离散化处理,构成放大图像,包括: 设定所述插值图像在x方向的放大率为a,在y方向的放大率为b,将曲面z=f *(x,y)沿x方向等比例延展a倍,沿y方向等比例延展b倍,得到曲面w=g*(u,v),其中,a>1,b>1,g*(u,v)的定义域为 R 2为定义域维度,具体求解过程为: 曲面z=f *(x,y)上的任意一点(x 0,y 0,z 0)在曲面w=g*(u,v)上的对应点为(u 0,v 0,w 0),对应关系如下式表示: 设定放大后的图像g(u,v)上的任意一个像素(u1,v1),则曲面w=g*(u,v)上的点(u1,v1,w1)在曲面z=f *(x,y)上的对应点(x 1,y 1,z 1)的对应关系如下所示: 利用所述f *(x,y),求出g*(u,v),取g*(u,v)在定义域中的所有整数点构成放大后图像g(u,v),其中图像g(u,v)为[aM]行,[bN]列,则u,v的取值范围为:0≤u≤[aM]-1,0≤v≤[bN]-1。
[权利要求 20]
如权利要求19所述的计算机可读存储介质,其特征在于,所述基于径向基函数的连续型图像放大程序被所述处理器执行时还实现如下步骤: 计算所述原图像以及所述放大图像的灰度矩阵欧式距离,判断所述原图像以及放大图像的相似度。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]