Python实现双线性插值、最近邻插值、三次内插法

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Python实现双线性插值、最近邻插值、三次内插法

2023-07-16 14:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

Python实现双线性插值、最近邻插值、三次内插法 一、最近邻插值法放大图像 最近邻插值法在放大图像时补充的像素是最近邻的像素的值。由于方法简单,所以处理速度很快,但是放大图像画质劣化明显,常常含有锯齿边缘。 原理如下: 在这里插入图片描述 二、双线性插值 在数学上,双线性插值是有两个变量的插值函数的线性插值扩展,其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。 原理图: 在这里插入图片描述 假设我们已知函数 f 在 Q11 = (x1, y1)、Q12 = (x1, y2), Q21 = (x2, y1) 以及 Q22 = (x2, y2) 四个点的值。那么此时可以得到未知函数 f 在点 P = (x, y) 的值。 (1)首先在 x 方向进行线性插值: 在这里插入图片描述 (2)在 y 方向进行线性插值: 在这里插入图片描述 (3)综合起来即为双线性插值最后结果: 在这里插入图片描述 图像双线性插值只会用相邻的4个点,上述公式的分母都是1。源图像和目标图像几何中心的对齐: SrcX=(dstX+0.5) (srcWidth/dstWidth) -0.5 SrcY=(dstY+0.5) * (srcHeight/dstHeight)-0.5,*

源图像和目标图像的原点(0,0)均选择左上角,然后根据插值公式计算目标图像每点像素,假设你需要将一幅5x5的图像缩小成3x3,那么源图像和目标图像各个像素之间的对应关系如下。如果没有这个中心对齐,根据基本公式去算,就会得到左边这样的结果;而用了对齐,就会得到右边的结果: 在这里插入图片描述 三、双三次插值 双三次插值又称立方卷积插值。三次卷积插值是一种更加复杂的插值方式。该算法利用待采样点周围16个点的灰度值作三次插值,不仅考虑到4 个直接相邻点的灰度影响,而且考虑到各邻点间灰度值变化率的影响。三次运算可以得到更接近高分辨率图像的放大效果,但也导致了运算量的急剧增加。

构造函数如下: 在这里插入图片描述

函数形状如下: 在这里插入图片描述 三次函数的运算公式:

在这里插入图片描述 Python实现双线性插值、最近邻插值、三次内插法代码如下:

from PIL import Image import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import math def NN_interpolation(img,dstH,dstW): scrH,scrW,_=img.shape retimg=np.zeros((dstH,dstW,3),dtype=np.uint8) for i in range(dstH): for j in range(dstW): scrx=round((i+1)*(scrH/dstH)) scry=round((j+1)*(scrW/dstW)) retimg[i,j]=img[scrx-1,scry-1] return retimg def BiLinear_interpolation(img,dstH,dstW): scrH,scrW,_=img.shape img=np.pad(img,((0,1),(0,1),(0,0)),'constant') retimg=np.zeros((dstH,dstW,3),dtype=np.uint8) for i in range(dstH): for j in range(dstW): scrx=(i+1)*(scrH/dstH)-1 scry=(j+1)*(scrW/dstW)-1 x=math.floor(scrx) y=math.floor(scry) u=scrx-x v=scry-y retimg[i,j]=(1-u)*(1-v)*img[x,y]+u*(1-v)*img[x+1,y]+(1-u)*v*img[x,y+1]+u*v*img[x+1,y+1] return retimg def BiBubic(x): x=abs(x) if x


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