CN101436297B

CN101436297B - 图像缩放方法

Info

Publication number: CN101436297B
Application number: CN2007101659957A
Authority: CN
Inventors: 朱若虹; 余志龙
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: US20090122084A1; CN101436297A; US8068122B2

Abstract

本发明提出一种图像缩放方法，包括步骤：计算缩放图像像素点的坐标在原始图像中对应的虚拟像素点的坐标；根据虚拟像素点的坐标得出距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标；计算四个实际像素点的权重；根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到缩放图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值。本发明提供的图像缩放方法，算法简单，实现容易，代价小，成本低廉。

Description

图像缩放方法

技术领域

本发明涉及图像数据处理，尤其涉及一种图像缩放方法。

背景技术

随着科技的发展，图像处理获得了越来越广泛的应用，而图像缩放是图像处理中的一个重要环节。图像缩放一般要求连续比例缩放，现有的图像缩放方法通常从图像的坐标原点进行计算，从左至右逐点进行计算，当一行完毕完后重新从下一行计算，依此往复计算出全幅图像的缩放结果。现有的图像缩放方法在缩放过程中往往以自然坐标与缩放因子的分子乘积为计算权重的基础，这种方法导致计算过程中的数值较大，实现困难，代价大，成本高。

发明内容

本发明提供一种图像缩放方法，能够更简便的实现图像的缩放。

本发明提供一种图像缩放方法，包括步骤：

计算缩放图像像素点的坐标在原始图像中对应的虚拟像素点的坐标；

根据虚拟像素点的坐标得出距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标；

计算四个实际像素点的权重；

根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到缩放图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值。

上述计算缩放图像像素点的坐标在原始图像中对应的虚拟像素点的坐标是根据缩放因数n/m计算，用缩放图像像素点的坐标除以缩放因数n/m。

上述根据虚拟像素点的坐标得出距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标包括步骤：

根据虚拟像素点的坐标取整得到第一实际像素点坐标(p，q)，第一实际像素点坐标的X水平坐标加1得到第二实际像素点坐标(p+1，q)，第一实际像素点坐标的Y垂直坐标加1得到第三实际像素点坐标(p，q+1)，第一实际像素点坐标的X水平坐标和Y垂直坐标同时加1得到第四实际像素点坐标(p+1，q+1)。

上述计算四个实际像素点的权重包括步骤：

分别计算第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的水平余量和垂直余量；

根据第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的水平余量计算水平权重，根据第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的垂直余量计算垂直权重。

上述根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到缩放图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值包括步骤：

第一实际像素点的像素值和第二实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权平均得到第一虚拟水平像素点的像素值；

第三实际像素点的像素值和第四实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权平均得到第二虚拟水平像素点的像素值；

第一虚拟水平像素点的像素值与第二虚拟水平像素点的像素值根据垂直权重进行垂直加权平均得到虚拟像素点的像素值。

上述计算水平余量包括：

设水平方向上第一实际像素点的水平余量a₁为0；

水平方向上第N实际像素点的水平余量a_N大于等于n，第N+1实际像素点的水平余量a_N+1为a_N-n；

水平方向上第N实际像素点的水平余量a_N小于n，第N+1实际像素点的水平余量a_N+1为a_N+m-n。

上述计算垂直余量包括：

设定垂直方向上第一实际像素点的垂直余量b₁为0；

垂直方向上第N实际像素点的水平余量b_N大于等于n，第N+1实际像素点的水平余量b_N+1为b_N-n；

垂直方向上第N实际像素点的水平余量b_N小于n，第N+1实际像素点的水平余量b_N+1为b_N+m-n。

上述根据水平余量计算水平权重包括：

判断是否为主有效点；

a_N＞＝n，实际像素点作为从有效点；

a_N＜n，实际像素点作为主有效点的主水平权重为n-a_N；

a_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从水平权重为a_N。

上述根据垂直余量计算垂直权重包括：

判断是否为主有效点；

b_N＞＝n，实际像素点作为从有效点；

b_N＜n，实际像素点作为主有效点的主垂直权重为n-b_N；

b_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从垂直权重为b_N。

上述第一实际像素点的像素值和第二实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权得到第一虚拟水平像素点的像素值包括：

第一实际像素点的像素值根据第一实际像素点的主有效点水平权重进行加权，第二实际像素点的像素值根据第二实际像素点的从有效点水平权重加权；得到第一虚拟水平像素点的像素值；

上述第三实际像素点的像素值和第四实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权得到第二虚拟水平像素点的像素值包括：

第三实际像素点的像素值根据第三实际像素点的主有效点水平权重进行加权，第四实际像素点的像素值根据第四实际像素点的从有效点水平权重加权；得到第二虚拟水平像素点的像素值；

上述第一虚拟水平像素点的像素值与第二虚拟水平像素点的像素值根据垂直权重进行垂直加权平均得到虚拟像素点的像素值包括：

第一虚拟水平像素点的像素值根据第一实际像素点的主有效点垂直权重进行加权，第二虚拟水平像素点的像素值根据第三实际像素点的从有效点垂直权重进行加权；得到虚拟像素点的像素值。

优选地，上述缩放因数n/m的分子n为2的幂。

本发明提供的图像缩放方法，通过定义余量，根据余量计算权重，最后加权得到缩放图像像素值。本发明算法简单，实现容易，代价小，成本低廉。

附图说明

图1是本发明第一实施例的方法流程示意图；

图2是本发明图像缩小示意图；

图3是本发明图像放大示意图。

本发明目的的实现、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

参照图1，本发明第一实施例提供一种图像缩放方法。需要进行缩放变换的图像称为原始图像，原始图像经过缩放变换得到目标图像。为计算目标图像像素点的像素值，定义虚拟像素点，虚拟像素点位于原始图像中，虚拟像素点的坐标根据目标图像像素点的坐标通过缩放变换得到，虚拟像素点的像素值根据原始图像像素点的像素值计算得到。图像缩放从原始图像的坐标原点进行计算，从左至右逐点进行计算，当一行完毕完后重新从下一行计算，依此往复计算出全幅图像的缩放结果。

本实施例的图像缩放方法包括：

步骤S100，计算目标图像像素点的坐标在原始图像中对应的虚拟像素点的坐标；

步骤S200，根据虚拟像素点的坐标得出在原始图像中距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标；

步骤S300，计算四个实际像素点的权重；

步骤S400，根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到目标图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值。

原始图像与目标图像之间的对应关系为线性关系，即目标图像中的一像素点对应到原始图像中的一虚拟像素点。如图2所示，黑色像素点为原始图像像素点，白色像素点为目标图像像素点映射到原始图像中的虚拟像素点。图像缩小时，虚拟像素点较为密集，间距小于原始图像的像素点的间距；如图3所示，图像放大时，虚拟像素点较为疏松，间距大于原始图像像素点的间距。设用户指定缩放因数为n/m(m、n为自然数)、目标图像像素点的坐标(x_o，y_o)、原始图像像素点的坐标(x_s，y_s)，原始图像像素点的X水平坐标乘以缩放因数得到目标图像像素点的X水平坐标，原始图像像素点的Y垂直坐标乘以缩放因数得到目标图像像素点的Y垂直坐标，即公式(1)和公式(2)，

x_o＝x_s*n/m (1)

y_o＝y_s*n/m (2)

同理可得公式(3)和公式(4)，

x_s′＝x_o*m/n (3)

y_s′＝y_o*m/n (4)

目标图像像素点的坐标除以缩放因数n/m得到该目标图像像素点在原始图像中所对应的虚拟像素点的坐标(x_s′，y_s′)。例如目标图像像素点坐标为(1，1)，缩放因数为2/3，根据公式(3)和公式(4)得到该坐标为(1，1)目标图像像素点在原始图像中所对应的虚拟像素点的坐标为(1.5，1.5)。

步骤S200，根据虚拟像素点的坐标得出在原始图像中距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标包括：

步骤S210，根据虚拟像素点的坐标(x_s′，y_s′)取整得到第一实际像素点坐标(p，q)；x_s′为虚拟像素点X坐标值，x_s′取整得到p，y_s′为虚拟像素点Y坐标值，y_s′取整得到q。X为水平坐标，Y为垂直坐标。

步骤S220，第一实际像素点坐标(p，q)的X水平坐标加1得到第二实际像素点坐标(p+1，q)；

步骤S230，第一实际像素点坐标(p，q)的Y垂直坐标加1得到第三实际像素点坐标(p，q+1)；

步骤S240，第一实际像素点坐标(p，q)的X水平坐标和Y垂直坐标同时加1得到第四实际像素点坐标(p+1，q+1)。例如虚拟像素点的坐标为(1.5，1.5)，与该虚拟像素点的相对应的第一实际像素点坐标为(1，1)，第二实际像素点坐标为(2，1)，第三实际像素点坐标为(1，2)，第四实际像素点坐标为(2，2)。

步骤S300，计算四个实际像素点的权重包括：

步骤S310，分别计算第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的水平余量和垂直余量；水平余量是指在水平方向上实际像素点到下一个虚拟点的距离；垂直余量是指在垂直方向上实际像素点到下一个虚拟点的距离。

步骤S320，根据水平余量计算水平权重，根据垂直余量计算垂直权重。

步骤S310中计算水平余量包括：

步骤S311，计算水平余量包括步骤：

步骤S3111，设原始图像中水平方向上第一实际像素点的水平余量a₁为0，水平方向上第一实际像素点表示X水平坐标为0所有实际像素点；

步骤S3112，原始图像中水平方向上第N实际像素点的水平余量a_N大于等于n，第N+1实际像素点的水平余量a_N+1为a_N-n；其中，n为缩放因数的分子，水平方向上第N实际像素点表示X水平坐标为N所有实际像素点；

步骤S3113，水平方向上第N实际像素点的水平余量a_N小于n，第N+1实际像素点的水平余量a_N+1为a_N+m-n；其中m为缩放因数的分母。

根据上述计算水平余量的步骤可以得到原始图像中的实际像素点的水平余量，从而形成水平余量数列，原始图像中X水平坐标相同的实际像素点的水平余量相同。

在获得水平余量数列的情况下，步骤S320中计算水平权重包括：

步骤S321，计算水平权重包括：

判断是否为主有效点；主有效点是指距离虚拟点最近的前一个实际像素点；从有效点是指距离虚拟点最近的后一个实际像素点。

a_N＞＝n，实际像素点作为从有效点；

a_N＜n，实际像素点作为主有效点的主水平权重为n-a_N；

a_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从水平权重为a_N。

根据上述步骤可以得到实际像素点作为主有效点的水平权重和作为从有效点的水平权重。

步骤S310中计算垂直余量包括：

步骤S312，计算垂直余量包括：

步骤S3121，设原始图像中垂直方向上第一实际像素点的垂直余量b₁为0，垂直方向上第一实际像素点表示Y垂直坐标为0所有实际像素点；

步骤S3122，原始图像中垂直方向上第N实际像素点的垂直余量b_N大于等于n，第N+1实际像素点的垂直余量b_N+1为b_N-n；其中，n为缩放因数的分子，垂直方向上第N实际像素点表示Y垂直坐标为N所有实际像素点；

步骤S3123，垂直方向上第N实际像素点的垂直余量b_N小于n，第N+1实际像素点的垂直余量b_N+1为b_N+m-n；其中m为缩放因数的分母。

根据上述计算垂直余量的步骤可以得到原始图像中的实际像素点的垂直余量，从而形成垂直余量数列，原始图像中Y垂直坐标相同的实际像素点的垂直余量相同。

在获得垂直余量数列的情况下，步骤S320中计算垂直权重包括：步骤S322计算垂直权重包括：

判断是否为主有效点；

b_N＞＝n，实际像素点为从有效点；

b_N＜n，实际像素点为主有效点的主垂直权重为n-b_N；

b_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从垂直权重为b_N。

根据上述步骤可以得到实际像素点作为主有效点的垂直权重和作为从有效点的垂直权重。

步骤S400，根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到目标图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值，包括：

步骤S410，水平加权平均；

步骤S420，垂直加权平均。

在进行水平加权平均时，虚拟像素点左侧的两个实际像素点，即第一实际像素点和第三实际像素点采用作为主有效点的主水平权重进行加权平均，虚拟像素点右侧的两个实际像素点，即第二实际像素点和第四实际像素点采用作为从有效点的从水平权重进行加权平均。

步骤S410，水平加权平均包括：

步骤S411，第一实际像素点的像素值根据第一实际像素点作为主有效点的主水平权重进行加权平均，第二实际像素点的像素值根据第二实际像素点作为从有效点的从水平权重加权平均；得到第一虚拟水平像素点的像素值。

步骤S412，第三实际像素点的像素值根据第三实际像素点作为主有效点的主水平权重进行加权平均，第四实际像素点的像素值根据第四实际像素点作为从有效点的从水平权重加权平均；得到第二虚拟水平像素点的像素值。

在进行垂直加权平均时，虚拟像素点上部的两个实际像素点，即第一实际像素点和第二实际像素点采用作为主有效点的主垂直权重进行加权平均，虚拟像素点下部的两个实际像素点，即第三实际像素点和第四实际像素点采用作为从有效点的从垂直权重进行加权平均。

第一实际像素点和第二实际像素点进行水平加权得到第一虚拟水平像素点的像素值，所以第一虚拟水平像素点采用第一实际像素点或第二实际像素点采用作为主有效点的主垂直权重进行垂直加权平均；第三实际像素点和第四实际像素点进行水平加权得到第二虚拟水平像素点的像素值，所以第二虚拟水平像素点采用第三实际像素点和第四实际像素点采用作为从有效点的从垂直权重进行垂直加权平均。

步骤S420，垂直加权平均包括：

步骤S421，第一虚拟水平像素点和第二虚拟水平像素点垂直加权平均后得到虚拟像素点的像素值，即得到了目标图像像素点的像素值。计算出目标图像像素点的像素值后，水平方向上从左至右逐点进行加权平均计算，得到一行目标图像像素点的像素值。当一行完毕完后重新从下一行计算，依此往复即可得到全幅图像的缩放结果完成图像缩放。

在本实施例中，缩放因数n/m的分子n为2的幂时，运算快捷实现简单。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种图像缩放方法，包括步骤：

(1)计算缩放图像像素点的坐标在原始图像中对应的虚拟像素点的坐标：根据缩放因数n/m计算，用缩放图像像素点的坐标除以缩放因数n/m；

(2)根据虚拟像素点的坐标得出距离虚拟像素点坐标最近的四个实际像素点的坐标，包括步骤：根据虚拟像素点的坐标取整得到第一实际像素点坐标(p，q)，第一实际像素点坐标的X水平坐标加1得到第二实际像素点坐标(p+1，q)，第一实际像素点坐标的Y垂直坐标加1得到第三实际像素点坐标(p，q+1)，第一实际像素点坐标的X水平坐标和Y垂直坐标同时加1得到第四实际像素点坐标(p+1，q+1)；

(3)计算四个实际像素点的权重，包括步骤：

根据第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的水平余量计算水平权重，根据第一实际像素点、第二实际像素点、第三实际像素点和第四实际像素点的垂直余量计算垂直权重；

其中，所述计算水平余量包括：

设水平方向上第一实际像素点的水平余量a₁为0；

水平方向上第N实际像素点的水平余量a_N小于n，第N+1实际像素点的水平余量a_N+1为a_N+m-n；

所述计算垂直余量包括：

设定垂直方向上第一实际像素点的垂直余量b₁为0；

(4)根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到缩放图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值。

2.根据权利要求1所述的图像缩放方法，其特征在于，所述根据四个实际像素点的权重和四个实际像素点的像素值加权平均得到缩放图像像素点在原始图像中对应的虚拟像素点的像素值包括步骤：

3.根据权利要求2所述的图像缩放方法，其特征在于，所述根据水平余量计算水平权重包括：

判断是否为主有效点；

a_N＞＝n，实际像素点作为从有效点；

a_N＜n，实际像素点作为主有效点的主水平权重为n-a_N；

a_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从水平权重为a_N。

4.根据权利要求3所述的图像缩放方法，其特征在于，所述根据垂直余量计算垂直权重包括：

判断是否为主有效点；

b_N＞＝n，实际像素点作为从有效点；

b_N＜n，实际像素点作为主有效点的主垂直权重为n-b_N；

b_N＜n，第N+1实际像素点作为从有效点的从垂直权重为b_N。

5.根据权利要求4所述的图像缩放方法，其特征在于，所述第一实际像素点的像素值和第二实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权得到第一虚拟水平像素点的像素值包括：

所述第三实际像素点的像素值和第四实际像素点的像素值根据水平权重进行水平加权得到第二虚拟水平像素点的像素值包括：

所述第一虚拟水平像素点的像素值与第二虚拟水平像素点的像素值根据垂直权重进行垂直加权平均得到虚拟像素点的像素值包括：

6.根据权利要求1至5任意一项所述的图像缩放方法，其特征在于，所述缩放因数n/m的分子n为2的幂。