[发明专利]一种抗模糊的图像放大方法

说明书

本发明公开了一种抗模糊的图像放大方法，根据输入图像的梯度获得图像模糊程度的评价指标，再结合放大倍数、图像分辨率，求取图像锐化强度参数，在该参数的控制下，执行与输入图像质量等级相适应的锐化；进而将图像的总体放大过程分解为若干个小倍率的逐级放大，采用普通的插值方法每次放大图像宽高1.2倍，直到满足总体放大倍数要求。本发明在不明显增加运算复杂度的前提下，有效消除了插值方法固有的模糊效应，显著改善了放大图像的清晰度。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种图像插值放大方法，具体涉及一种抗模糊的图像放大方法。

技术背景

当前，数码相机或摄像头可以轻松地拍摄高分辨率的视频，但出于节省存储或传输成本的考虑，在视频监控、视频会议以及网络电视等应用场合依然存在大量的低分辨率视频内容。视频放大技术因而被广泛地用于提升图像的空间分辨率，以适应屏幕实际显示区域的要求。一些特殊的应用，例如视频监控，还涉及到对图像局部区域进行放大以便能辨识图像的细节内容。

大量的视频图像缩放技术被发展起来，从简单的插值到复杂的图像超分辨率。图像超分辨率技术尽管可以获得更清晰的放大效果，但运算复杂度居高不下；更不方便的是，图像超分辨率一般都要事先训练样本库，在实际应用中缺乏普适性和可操作性。因此，目前的视频应用软件或媒体播放器中采用的图像放大技术主要以简单、快速的插值方法为主，例如双线性插值(Bilinear)、双立方插值(Bicubic)、兰兹插值(Lanczos)等。然而，这些经典的插值放大方法同时也存在一个严重的缺陷，当原始图像清晰度不高(例如经过压缩的图像)或放大倍数过大时，插值放大后的图像存在明显的模糊效应，影响观看者的主观体验。

空间锐化滤波器是一种高通滤波器，可以强化数字图像的高频分量，恰好与插值滤波的低通作用相反。因此，如果在图像插值放大之前安插一个锐化操作，将有可能一定程度上抵消插值带来的模糊效应。此外，图像单次放大的倍数越高越易造成模糊，相反，放大倍数越低模糊越轻。因此，如果将高倍数放大过程转换为若干个低倍数的逐级放大，将有助于放大图像质量的提升。基于这两个角度，本发明提出一种抗模糊的图像放大方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明将图像锐化运算和插值运算级联成一个整体，通过锐化预处理加强图像的轮廓细节，为插值运算贡献高频成分提升的信号源，从而消除插值过程的低通模糊效应影响。

本发明所采用的技术方案是：一种抗模糊的图像放大方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用图像的梯度特征衡量图像模糊程度，计算输入图像的模糊度指标；

步骤2：综合输入图像的模糊度指标、总体放大倍数、图像分辨率三个要素，计算输入图像的锐化强度参数；

步骤3：根据计算得到的锐化强度常数，调用锐化算法对输入图像进行锐化；

步骤4：将总体放大倍数为R的放大操作分解为若干个小倍率的逐级放大，确定逐级放大的执行次数n；

步骤5：执行n次逐级插值放大运算。

作为优选，步骤1中所述的模糊度指标的计算，采用如下方法：

将模糊度指标Fb定义为能量归一化的梯度：

其中，Gx、Gy分别表示水平和垂直梯度图，通过Sobel、Roberts或Prewitt梯度算子求取；E为输入图像的能量，用输入图像像素I计算“.*”表示矩阵点积运算。

作为优选，步骤2中所述的锐化强度参数λ的计算，采用如下方法：

其中，Fb为模糊度指标，R是总体放大倍数，S为输入图像的面积，等于长乘高，S_cif为一以CIF格式图像面积为基准的常数。