CN104700357A - 一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法。本发明运用双线性算子，来完成汉字图像的缩放。所述方法具体包括：目标汉字图像预处理，目标汉字图像切割，和基于双线性算子的汉字图像缩放。大量的实验证明，这种方法十分有效，并且能够得到较为精确的实验结果。

Description

一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法

技术领域

本发明主要涉及图像处理技术，具体涉及一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法。

背景技术

根据研究显示，眼睛获取的图像信息，占人类全部感官信息的80％以上。跟语音或文字信息相比，图像包含更生动、更丰富、更直观的信息内容，具有更高的使用效率和更广泛的使用度。图像处理一般是指数字图像处理,数字图像以数字的形式进行存储和传输,数字图像处理有高质量、小型化、抗噪声能力强的优点,硬件实现简单,因此,数字图像处理技术是图像处理研究的核心。在许多领域，数字图像处理技术已经成为一种有效的工具来研究视觉感知。随着科学技术的发展，数字图像处理技术己经被广泛地应用于军事科学、医学影像、气象学、工程学、遥感技术等很多领域。而图像缩放技术在数字图像处理中占有着非常重要的位置。

图像缩放技术是指图像的放大、缩小，是在图像处理技术中使用最广泛的。图像放大称为上采样，是指图像分辨率的提高。图像缩小称为下采样，是指图像分辨率的降低。图像的分辨率，是指图像的点阵数，以dpi为单位。常见的分辨率为640*640，480*768，160*768，2048*1536四种。在每组数字中，前者作为图像的宽度，后者为图像的高度，相乘所得就是图像像素。比例一般为4:3或16:9。

插值技术是图像缩放中最常用的方法。缩放技术在医疗成像、电视节目、电影合成、视频传输以及医疗成像等领域具有非常广泛的应用。缩小图像的目的，可能是为了使图像在一个较小的显示区域内显示，以减少存储或传输的图像数据量；放大图像的目的，则是为了获得更清晰、更大、更易观的图像，或为了符合一个更大的显示区域。

数字图像是离散的点阵数据。对于数字图像缩放，我们必须要有先验的知识、丰富的经验和已知的资料，才能对未知采样点进行估计。由此，通常用插值法来实现数字图像的缩放。而插值算法的好坏又直接影响图像输出的质量。通常图像缩放指的是一幅图像的重采样，而插值还指序列切片(或多幅图像)间的采样点加密。因此，图像插值、图像缩放与图像重采样是互为依存的图像处理技术。

将插值算法用于图像缩放时，通常会出现一对相反的元素，图像处理的精度与和图像处理的速度。通常情况下，要得到高速实时的图像输出,就需要使用相对简单、计算复杂度小的插值算法；而要获得高精度图像处理结果,就要牺牲速度,使用相对复杂的算法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法。利用双线性算子对汉字图像的缩放进行插值处理，并做相应的改变，使得汉字图像在缩放过程中不失真，能够被清楚的辨认。

本发明的技术方案如下：

步骤1，读入目标汉字图像并将其转换到二维灰度空间。

步骤2，对步骤1所得到的汉字图像进行量化，用以区分出汉字所在区域和背景区域。

对步骤1中得到的汉字图像的每一个像素点进行分析，如果其值大于阈值，则把该点的值改为255，定位为目标汉字的背景；反之，则把其值改为0，定位为目标汉字。其中阈值选取为220。

步骤3，对步骤2所得的汉字图像进行分割，去除汉字图像中的多余背景。

分别从上下左右四个方向由外向内分别以行和列为单位检测步骤2所得的汉字图像矩阵，删除值全部为0的行和列，当遇到值不全为零的行或列时停止检测。用以去除汉字图像中的多余背景，突出汉字所在区域。

步骤4，对步骤3所得的汉字图像进行双线性插值处理，完成对目标汉字图像的放大和缩小。

核心思想就是将一维的双线性算子扩展成二维，利用待求像素点周围四个已知像素点，通过垂直和水平两个方向的内插计算得到。

步骤5，对步骤4所得的汉字图像进行后处理，得到最终的结果。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1为本发明基于双线性算子的汉字图像缩放方法的流程图；

图2为线性插值的示意图；

图3为双线性插值的示意图；

图4是双线性插值求像素灰度值示意图；

图5是双线性插值算法的原理图；

图6是基于双线性算子的汉字图像缩放方法的结果展示图。

具体实施方式

步骤1，读入目标汉字图像并将其转换到二维灰度空间。

步骤2，对步骤1所得到的汉字图像进行量化，用以区分出汉字所在区域和背景区域。

对步骤1中得到的汉字图像的每一个像素点进行分析，如果其值大于阈值，则把该点的值改为255，定位为目标汉字的背景；反之，则把其值改为0，定位为目标汉字。其中阈值选取为220。

步骤3，对步骤2所得的汉字图像进行分割，去除汉字图像中的多余背景。

分别从上下左右四个方向由外向内分别以行和列为单位检测步骤2所得的汉字图像矩阵，删除值全部为0的行和列，当遇到值不全为零的行或列时停止检测。用以去除汉字图像中的多余背景，突出汉字所在区域。

步骤4，对步骤3所得的汉字图像进行双线性插值处理，完成对目标汉字图像的放大和缩小。

在一维中，线性插值的待求点是通过两个值来求得。如图2所示，已知两点x₀，x₂处的函数值f(x₀)，f(x₂)，现要求x₁处的函数值f(x₁)。假设函数是线性的，可知

f(x₁)＝(f(x₂)-f(x₀))(x₁-x₀)/(x₂-x₀)+f(x₀)       (1)

线性插值是假设原始图像两个像素点之间的灰度值是线性变化的。而且通常这种插值效果比较好。图像处理中，我们往往使用双线性插值，就是将一维扩展成二维。如图3所示，已知A、B、C、D四点的灰度，要求G点的灰度，可先在水平方向上由A、B线性插值E,C、D线性插值求出F，然后再在垂直方向上由E、F线性插值求出G。

双线性插值求像素灰度值就是如图4所示，设(i,j)、(i,j+1)、(i+1,j)和(i+1,j+1)组成的网络内的任意点为(u,v)。双线性插值法求网络内任意点(u,v)灰度的计算公式为，

g(u,v)＝a+bu+cv+duv       (2)

其中，常系数a,b,c,d可由以下公式得到，

$\left\{\begin{array}{c}a=g(i,j)\\ b=g(i+1,j)-g(i,j)\\ c=g(i,j+1)-g(i,j)\\ d=g(i,j)+g(i+1,j+1)-g(i+1,j)-g(i,j+1)\end{array}\right.---\left(3\right)$

现在我们用一个简单的图例来更加清楚了解这种算法的原理，如图5所示，已知该网络的四点像素(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)灰度，由两个像素f(0,1)和f(1,1)在X方向上进行线性插值可求出(x,1)的灰度，再由另外两个灰度值f(0,0)和f(1,0)在X方向上进行线性插值求出(x,0)的灰度f(x,0)，最后由f(x,1)，f(x,0)在Y方向上进行线性插值就可以得到(x,y)的灰度f(x,y)。同时在算法的实现中我们需要引进比例因子t(t＞0)。则完整的算法如下，

1.通过原始图像和比例因子得到新图像的大小,并创建新图像。

2.将新图像的某个像素(x,y)映射到原始图像(x',y')处。

3.对x',y'取整得到(xx,yy)并得到(xx,yy)、(xx+1,yy)、(xx,yy+1)和(xx+1,yy+1)的值。

4.利用双线性插值得到像素点(x,y)的值并写回新图像。

5.重复步骤(2)直到新图像的所有像素写完。

步骤5，对步骤4所得的汉字图像进行后处理，得到最终的结果。

将步骤4所得到的汉字图像的结果转换到彩色空间，其中每一层的值都与步骤4得到的汉字图像的值相同，得出最终的结果，缩放结果如图6所示。

Claims (5)

1.一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法，其特征在于：对汉字图像缩放时，进行以下步骤，

步骤1，读入目标汉字图像并将其转换到二维灰度空间；

步骤2，对步骤1所得到的汉字图像进行量化，用以区分出汉字所在区域和背景区域；

步骤3，对步骤2所得的汉字图像进行分割，去除汉字图像中的多余背景；

步骤4，对步骤3所得的汉字图像进行双线性插值处理，完成对目标汉字图像的放大和缩小；

步骤5，对步骤4所得的汉字图像进行后处理，得到最终的结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法，其特征在于：步骤2所述的对步骤1所得到的汉字图像进行量化的方法为，对于步骤1中得到的汉字图像的每一个像素点进行分析，如果其值大于阈值，则把该点的值改为255，定位为目标汉字的背景；反之，则把其值改为0，定位为目标汉字。其中阈值选取为220。

3.根据权利要求1所述的一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法，其特征在于：步骤3所述的对步骤2所得的汉字图像进行分割方法为，由外向内分别以行和列为单位检测步骤2所得的汉字图像矩阵，删除值全部为0的行和列。

4.根据权利要求1所述的一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法，其特征在于：步骤4所述的对步骤3所得的汉字图像进行双线性插值处理的方法为，将一维的双线性算子扩展成二维。具体方法为，设(u,v)为(i,j)、(i,j+1)、(i+1,j)和(i+1,j+1)组成的网络内的任意点，用双线性插值法求网络内任意点(u,v)灰度的计算公式为，

g(u,v)＝a+bu+cv+duv   (1)

其中，常系数a,b,c,d可由以下公式得到，

$\left\{\begin{array}{c}a=g(i,j)\\ b=g(i+1,j)-g(i,j)\\ c=g(i,j+1)-g(i,j)\\ d=g(i,j)+g(i+1,j+1)-g(i+1,j)-g(i,j+1)\end{array}\right.---\left(2\right)$

双线性插值法是利用待求像素点周围四个已知像素点通过垂直和水平两个方向的内插计算得到。

5.根据权利要求1所述的一种基于双线性算子的汉字图像缩放方法，其特征在于：步骤5所述的对步骤4所得的汉字图像进行后处理的方法为，将步骤4所得到的汉字图像的结果转换到彩色空间，其中每一层的值都与步骤4得到的汉字图像的值相同。