CN105069747B - 图像插值方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种图像插值方法及装置，对待插值图像按分辨率进行多级插值，每一级在进行插值时，只对包含有效像元的子图像进行插值，通过插值结果映射方式获取原始分辨率的待插值图像中的各个无效像元的插值结果，使得插值运算的计算量大大降低，从而提高图像插值效率。

Description

图像插值方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体地说，涉及一种图像插值方法及装置。

背景技术

图像(如，卫星遥感影像、航空影像等)是空间信息的主要载体，然而，由于多方面的原因，无法获取完整的空间数据，即图像中的部分数据缺失，因此，需要对图像进行插值运算，以获取完整的空间数据。

然而，发明人在实现本发明的过程中发现，传统的图像插值方法逐像元进行插值，图像插值所需时间较长，尤其是随着航天和航空技术的发展，获取的卫星遥感影像和航空影像分辨率越来越高，导致影像所占的存储空间越来越大，图像插值处理所消耗的时间越来越多，图像插值效率低。

因此，如何提高图像插值效率成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像插值方法及装置，以提高图像插值效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种图像插值方法，包括：

确定待插值图像为目标插值图像；

将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在所述窗口的覆盖范围内；

在本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，

若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，返回执行所述将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像的步骤；

若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

上述方法，优选的，所述将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中包括：

从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的各个像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

上述方法，优选的，所述降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定包括：

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的有效像元的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

上述方法，优选的，所述将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像包括：

将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像，每个子图像包括n*n个像元。

上述方法，优选的，所述窗口为正方形窗口，该窗口的边长至少为(n-1)*2+1。

一种图像插值装置，包括：

第一确定模块，用于确定待插值图像为目标插值图像；

划分模块，用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

插值模块，用于对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在所述窗口的覆盖范围内；

第二确定模块，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

映射模块，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

上述装置，优选的，所述映射模块包括：

映射单元，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的各个像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

上述装置，优选的，所述第二确定模块具体用于，

在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；其中，

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的有效像元的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

上述装置，优选的，所述划分模块包括：

划分单元，用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像，每个子图像包括n*n个像元。

上述装置，优选的，所述窗口为正方形窗口，该窗口的边长至少为(n-1)*2+1。

通过以上方案可知，本申请提供的一种图像插值方法及装置，对待插值图像按分辨率进行多级插值，每一级在进行插值时，只对包含有效像元的子图像进行插值，通过插值结果映射方式获取原始分辨率的待插值图像中的各个无效像元的插值结果，使得插值运算的计算量大大降低，从而提高图像插值效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的图像插值方法的一种实现流程图；

图2a为本申请实施例提供的基于本发明实施例进行第三级插值运算后，进行映射前相邻两级的图像中像元与子图像的对应关系示例图；

图2b为本申请实施例提供的将图2a所示第三级插值运算的结果映射到第一级插值运算结果的图像中后的示例图；

图3为本申请实施例提供的待处理图像中一处包括25*25个像元的区域的示例图；

图4为本申请实施例提供的对某个像元进行插值的具体示例图；

图5为本申请实施例提供的在对待处理图像中所有子图像进行判断插值后，图3所示区域中的插值结果示例；

图6为本申请实施例提供的降低分辨率后的待插值图像中与图3所示区域对应区域的示例图；

图7为本申请实施例提供的图像插值装置的一种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的映射模块的一种结构示意图；

图9为本申请实施例提供的划分模块的一种结构示意图。

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)是用于区别类似的部分，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，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的图像插值方法的一种实现流程图，可以包括：

步骤S11：确定待插值图像为目标插值图像；

待插值图像可以为卫星遥感影像，或者，航空影像，或者其它类型的图像等。

步骤S12：将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

本发明实施例中，将目标插值图像分块进行插值，每个图像块为一个子图像，各个子图像包括相同数量的像元。

每个子图像的大小可以为n*n，即每个子图像的像元的行数和列数相同。

每个子图像的大小也可以为n*m，即每个子图像中像元的行数和列数不同。

本发明实施例中，子图像优先选用n*n的子图像。

步骤S13：对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在上述窗口的覆盖范围内；

将目标插值图像平均划分为若干子图像后，有的子图像中存在有效像元，有的子图像中不存在有效像元，本发明实施例中，只对目标插值图像中包含有效像元的子图像进行插值。

对于每一个包含有效像元的子图像，可以按照如下方式进行插值：

将预设的窗口以该窗口的中心为基准在该子图图像上滑动，该窗口的中心每滑动至一个无效像元处，计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，该窗口的中心位置处的无效像元的值的计算方式为：

获取该窗口覆盖范围内的所有有效像元的值；

以所获取的所有有效像元的值计算该窗口的中心位置处的无效像元的值。可选的，计算该窗口的中心位置处的无效像元的值的算法有很多，例如，可以通过反距离权重插值算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，也可以通过普通克里格插值算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，当然，还可以通过其它算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，如泛克里格插值算法等。

在本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，

步骤S14：若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，返回执行将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像的步骤；

本发明实施例中，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，说明待插值图像中还存在未进行插值的无效像元，那么，将待插值图像降低分辨率后再次进行分块插值。

对目标插值图像进行降低分辨率的方法为：本次确定的目标插值图像中的一个子图像对应降低分辨率后的图像中的一个像元，像元值依据该像元对应的降低分辨率前的那个子图像中所有有效像元值确定。

步骤S15：若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

若本次确定的插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，说明待插值图像中的所有无效像元都插值完成，此时，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。原始分辨率的目标插值图像就是初始获取的待插值图像。

本方案中，由于只对包含有效像元的子图像进行插值处理，那么，若对目标插值图像进行分块后，有的子图像中包含有效像元，有的子图像中不包含有效像元，在对目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，目标插值图像中会包括三类像元：有效像元，插值后的像元和无效像元。

若对目标插值图像进行分块后，每个子图像中都包含有效像元，则对目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，目标插值图像中就只包含有效像元和插值后的像元两类像元，不再包含无效像元。

本发明实施例提供的图像插值方法，对待插值图像按分辨率进行多级插值，每一级在进行插值时，只对包含有效像元的子图像进行插值，减少了插值计算的操作次数，通过插值结果映射方式获取原始分辨率的待插值图像中的各个无效像元的插值结果，使得插值运算的计算量大大降低，从而提高图像插值效率。本发明实施例提供的图像插值方法对有效像元分布不均匀、插值范围大的图像进行插值的效率较现有技术明显提高。因此，本发明实施例提供的图像插值方法可以实现对大空间范围、稀疏不规则样点的快速空间插值。

经过在PC机器(主频2.6GHZ，内存2G，硬盘空间250G)上分别通过本发明实施例提供的图像插值方法和传统的图像插值方法对一景400×1000图像进行插值，对本发明实施例提供的图像插值方法和传统的图像插值方法进行比较，传统的逐像元插值方法的运行时间超过1小时，而本发明实施例提供的插值方法的运行时间在2分钟以内，处理效率大大提高。

可选的，上述将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中，可以通过如下方式实现：

从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的无效像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

假设本发明实施例中共进行了三级插值运算，每一级进行插值运算时，子图像的大小为5*5。如图2a所示，为基于本发明实施例进行第三级插值运算后，进行映射前相邻两级的图像中像元与子图像的对应关系示例图。图2b为将图2a所示第三级插值运算的结果映射到第一级插值运算结果的图像中后的示例图。其中，用标注的为有效像元，其余未用标注的，包含数字的为插值后的像元，空白的(即)为无效像元。

其中，在第三级目标插值图像中，x子图像中有效像元值33对应第二级目标插值图像中的v子图像，由于v子图像中包含三个有效像元，像元值分别为30、34、35，因此，x子图像中有效像元值33由v子图像中三个有效像元值30、34、35求平均值计算得到。同理，第二级目标插值子图像中，v子图像中的有效像元35对应第一级目标插值图像中的w子图像，由于w子图像中包含有两个有效像元，像元值分别为30和40，因此，v子图像中，有效像元值35由30和40求平均值计算得到。

具体进行映射时，

在进行第三级插值运算后的图像中，x子图像中某个插值后的像元p1的值为25，第二级插值运算后的图像中，与第三级的图像中插值后的像元p1对应的子图像y中各个像元均为无效像元，则第二级图像中与第三级图像中的插值后的像元p1对应的子图像y中各个像元的值均赋值为25。

在进行第三级插值运算后的图像中，x子图像中某个有效像元p2的值为33，第二级插值运算后的图像中，与第三级的图像中有效像元p2对应的子图像v中各个像元的值均保持不变。

同理，在将第三级的插值结果映射到第二级插值运算后的图像中后，第二级图像中y子图像中某个像元p3的值为25，第一级插值运算后的图像中，与第二级图像中的像元p3对应的z子图像中各个像元均为无效像元，则第一级图像中与第二级图像中的像元p3对应的z子图像中各个像元的值均赋值为25。

在将第三级的插值结果映射到第二级插值运算后的图像中后，第二级图像中v子图像中某个有效像元p4的值为35，第一级插值运算后的图像中，与第二级图像中的有效像元p4对应的w子图像中各个像元的值均保持不变。

在将第三级的插值结果映射到第二级插值运算后的图像中后，第二级图像中v子图像中某个插值后的像元p5的值为35，第一级插值运算后的图像中，与第二级图像中插值后的像元p5对应的u子图像中各个像元均为无效像元，第一级图像中与第二级图像中的像元p5对应的u子图像中各个像元的值均赋值为35。

可选的，上述降低分辨率后得到的图像中的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，可以通过如下方式实现：

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

也就是说，若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，则降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元仍为有效像元，且像元值为，与该像元对应的子图像中所有有效像元值的平均值。若本次确定的目标插值图像中的子图像中的像元均为无效像元，则降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元仍为无效像元。

本发明实施例中，采用多级插值和滑动平均的方式对待插值图像进行插值，既保持了待插值点的与有效点之间的平滑过渡，又避免传统的逐像元插值方法因有效插值半径选择不当造成部分像元无法插值或者待插值点过度平滑，而且，降低分辨率后的像元值只依据降低分辨率前的有效像元值确定，能够反映原始有效值对不同空间范围的影响程度，符合地理学第一定律。

可选的，上述窗口的大小依据子图像的大小确定。

具体的，若子图像的大小为n*n，则上述窗口为c*c的窗口，其中，c至少为(n-1)*2+1，即该窗口的中心在子图像的每个像元处，该子图像中所有像元均在该窗口的覆盖范围内。例如，c的取值可以为(n-1)*2+1，也可以为n*2+1，或者，也可以为(n+1)*2+1等等。

若子图像的大小为n*m，则上述窗口为i*j的窗口，其中，

i的取值为(n+s)*2+1，

j的取值为(m+s)*2+1，

s为大于或等于-1的整数。

具体窗口的大小可以由技术人员根据需求确定。

下面结合具体应用场景对本申请的实施例进行举例说明。

为方便描述，假设将待处理图像平均划分为若干个5*5的子图像，下面以该待处理图像中一处包括25*25个像元(即5*5个子图像)的区域为例进行说明，该区域有效像元数为2，两个有效像元值分别为50，20。如图3所示，为待处理图像中一处包括25*25个像元的区域的示例图。

可以通过一个5*5的窗口(为叙述方便称为第一窗口)在待处理图像上滑动的方式确定各个子图像，相邻两个滑动位置处，该第一窗口覆盖的像元不重复。

可以按照从左往右，从上往下的顺序滑动该第一窗口，每滑动至一个位置，判断该第一窗口覆盖的子图像中是否包含了有效像元，若该第一窗口覆盖的子图像中包含有效像元，则对该第一窗口覆盖的子图像进行插值，若该第一窗口覆盖的子图像中不包含有效像元，则继续滑动该第一窗口。

其中，若该第一窗口覆盖的子图像中包含有效像元，对该第一窗口覆盖的子图像进行插值的方式如下所述：

本示例中，应用11*11的窗口(为叙述方便称为第二窗口)进行插值计算，如图4所示，图4为本发明示例提供的对某个像元进行插值的具体示例图，由于第6-10行，第6-10列处的子图像中包含有效像元(即第10行第10列处的像元，像元值为50)，因此，对该子图像中的24个无效像元进行插值，每个像元值的计算方式相同，例如，当对第6行第6列处的像元(如图4中用标示的像元)进行插值时，将第二窗口(如图中虚线框所示窗口)的中心放在第6行第6列处的像元，此时，第二窗口覆盖范围内包括一个有效像元，其值为50，利用这个有效像元的值计算第6行第6列处的像元的值，同理，当对第9行第8列处的像元(如图4中用标示的像元)进行插值时，将第二窗口(如图中点划线框所示窗口)的中心放在第9行第8列处的像元，此时，第二窗口覆盖范围内包括两个有效像元，像元值分别为20和50，利用这两个有效像元值计算第9行第8列处的像元值。具体可以应用反距离权重插值算法进行计算。

在对待处理图像中所有子图像进行判断、插值后，图3所示区域的插值结果示例如图5所示。由于该图像中还存在无效像元，因此，将该图像中5*5的子图像作为一个像元降低该图像的分辨率，降低分辨率后的待插值图像中与图3所示区域对应区域的示例如图6所示。

图6中，与图5所示区域中第6-10行，第6-10列处的子图像对应的像元(即图6中第2行第2列处的像元)的值为图5所示区域中第6-10行，第6-10列处的子图像中所有有效像元的平均值，即与图5所示区域中第6-10行，第6-10列处的子图像对应的像元的值为50。

同理，图6中，与图5所示区域中第11-15行，第11-15列处的子图像对应的像元(即图6中第3行第3列处的像元)的值为图5所示区域中第11-15行，第11-15列处的子图像中所有有效像元的平均值，即与图5所示区域中第11-15行，第11-15列处的子图像对应的像元的值为20。

对降低分辨率后的待处理图像执行上述插值过程，若执行本次插值过程后，图像中只有有效像元和插值后的像元，而不再包含无效像元，则将本次插值的结果映射到初始待处理图像中，否则，再次对待处理图像降低分辨率并再次执行上述插值过程，依此类推，直至降低分辨率后的图像中只包含有效像元和插值后的像元，然后将最低分辨率图像中的插值结果映射到初始分辨率的待插值图像中。

与方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种图像插值装置，本发明实施例提供的图像插值装置的一种结构示意图如图7所示，可以包括：

第一确定模块71，划分模块72，插值模块73，第二确定模块74和映射模块75；其中，

第一确定模块71用于确定待插值图像为目标插值图像；

待插值图像可以为卫星遥感影像，或者，航空影像，或者其它类型的图像等。

划分模块72用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

本发明实施例中，将目标插值图像分块进行插值，每个图像块为一个子图像，各个子图像包括相同数量的像元。

每个子图像的大小可以为n*n，即每个子图像的像元的行数和列数相同。

每个子图像的大小也可以为n*m，即每个子图像中像元的行数和列数不同。

本发明实施例中，子图像优先选用n*n的子图像。

插值模块73用于对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在所述窗口的覆盖范围内；

将目标插值图像平均划分为若干子图像后，有的子图像中存在有效像元，有的子图像中不存在有效像元，本发明实施例中，只对包含有效像元的子图像进行插值。

对于每一个包含有效像元的子图像，可以按照如下方式进行插值：

将预设的窗口以该窗口的中心为基准在该子图图像上滑动，该窗口的中心每滑动至一个无效像元处，计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，该窗口的中心位置处的无效像元的值的计算方式为：

获取该窗口覆盖范围内的所有有效像元的值；

以所获取的所有有效像元的值计算该窗口的中心位置处的无效像元的值。可选的，计算该窗口的中心位置处的无效像元的值的算法有很多，例如，可以通过反距离权重插值算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，也可以通过普通克里格插值算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，当然，还可以通过其它算法计算该窗口的中心位置处的无效像元的值，如泛克里格插值算法等。

第二确定模块74用于在所述插值模块73将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块72将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

本发明实施例中，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，说明待插值图像中还存在未进行插值的无效像元，那么，将待插值图像降低分辨率后再次进行分块插值。

对目标插值图像进行降低分辨率的方法为：本次确定的目标插值图像中的一个子图像对应降低分辨率后的图像中的一个像元，像元值依据该像元对应的降低分辨率前的那个子图像中所有有效像元值确定。

映射模块75用于在所述插值模块73将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

若本次确定的插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，说明待插值图像中的所有无效像元都插值完成，此时，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。原始分辨率的目标插值图像就是初始获取的待插值图像。

本方案中，由于只对包含有效像元的子图像进行插值处理，那么，若对目标插值图像进行分块后，有的子图像中包含有效像元，有的子图像中不包含有效像元，在对目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，目标插值图像中会包括三类像元：有效像元，插值后的像元和无效像元。

若对目标插值图像进行分块后，每个子图像中都包含有效像元，则对目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，目标插值图像中就只包含有效像元和插值后的像元两类像元，不再包含无效像元。

本发明实施例提供的图像插值装置，对待插值图像按分辨率进行多级插值，每一级在进行插值时，只对包含有效像元的子图像进行插值，减少了插值计算的操作次数，通过插值结果映射方式获取原始分辨率的待插值图像中的各个无效像元的插值结果，使得插值运算的计算量大大降低，从而提高图像插值效率。本发明实施例提供的图像插值方法对有效像元分布不均匀、插值范围大的图像进行插值的效率较现有技术明显提高。因此，本发明实施例提供的图像插值装置可以实现对大空间范围、稀疏不规则样点的快速空间插值。

可选的，映射模块75的一种结构示意图如图8所示，可以包括：

映射单元81，用于在所述插值模块73将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的各个像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

可选的，第二确定模块74具体可以用于，

在所述插值模块73将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块72将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；其中，

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

也就是说，若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，则降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元仍为有效像元，且像元值为与该像元对应的子图像中所有有效像元值的平均值。若本次确定的目标插值图像中的子图像中的像元均为无效像元，则降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元仍为无效像元。

本发明实施例中，采用多级插值和滑动平均的方式对待插值图像进行插值，既保持了待插值点的与有效点之间的平滑过渡，又避免传统的逐像元插值方法因有效插值半径选择不当造成部分像元无法插值或者待插值点过度平滑，能够反映原始有效值对不同空间范围的影响程度，符合地理学第一定律。

可选的，划分模块72的一种结构示意图如图9所示，可以包括：

划分单元91，用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像，每个子图像包括n*n个像元。

可选的，插值模块73进行插值运算时所使用的窗口为正方形窗口，该窗口的边长至少为(n-1)*2+1。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统(若存在)、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统(若存在)、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种图像插值方法，其特征在于，包括：

确定待插值图像为目标插值图像；

将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在所述窗口的覆盖范围内；

在本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，

若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，返回执行所述将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像的步骤；

若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中包括：

从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的各个像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定包括：

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的有效像元的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像包括：

将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像，每个子图像包括n*n个像元。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述窗口为正方形窗口，该窗口的边长至少为(n-1)*2+1。

6.一种图像插值装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定待插值图像为目标插值图像；

划分模块，用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

插值模块，用于对每个包含有效像元的子图像进行插值，包括：对该包含有效像元的子图像中的每个无效像元，获取以该无效像元为中心的窗口所覆盖的所有有效像元值，以所获取的所有有效像元值对该无效像元进行插值；该无效像元所在的子图像在所述窗口的覆盖范围内；

第二确定模块，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，降低分辨率后得到的图像中的有效像元的像元值依据该像元对应的子图像中各个有效像元值确定，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；

映射模块，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，将对本次目标插值图像进行插值的结果映射到原始分辨率的目标插值图像中。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述映射模块包括：

映射单元，用于在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中只包含有效像元和插值后的像元，从本次确定的目标插值图像开始，依次将相邻两次确定的目标插值图像中前一次确定的目标插值图像中的每个未包含有效像元的子图像中的各个像元赋值为后一次确定的目标插值图像中与该子图像对应的像元值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于，

在所述插值模块将本次确定的目标插值图像中所有包含有效像元的子图像都插值完成后，若本次确定的目标插值图像中还包括无效像元，将本次确定的目标插值图像中的每个子图像作为一个像元对本次确定的目标插值图像进行降低分辨率，将降低分辨率后得到的图像确定为目标插值图像，并触发所述划分模块将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像；其中，

若本次确定的目标插值图像中的子图像中包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的有效像元的像元值为该子图像中所有有效像元值的平均值；

若本次确定的目标插值图像中的子图像中不包含有效像元，降低分辨率后的图像中与该子图像对应的像元为无效像元。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述划分模块包括：

划分单元，用于将本次确定的目标插值图像平均划分为若干个子图像，每个子图像包括n*n个像元。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述窗口为正方形窗口，该窗口的边长至少为(n-1)*2+1。