一种抗模糊的图像放大方法
【技术领域】
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 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：
[0007] 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；
[0008] 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；
[0009] 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；
[0010] 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η ;
[0011] 步骤5 :执行η次逐级插值放大运算。
[0012] 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：
[0013] 将模糊度指标Fb定义为能量归一化的梯度：
[0015] 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。
[0016] 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：
[0018] 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"f 为一以CIF格式图像面积为基准的常数。
[0019] 作为优选，步骤3中所述的锐化操作，是将输入图像的高通滤波版本经过调校后 叠加到原始输入图像上，计算公式为：
[0020] y (n，m) = X (n，m) + λ z (n，m);
[0021] 这里，x，y分别表示原始输入图像和锐化后的输入图像，ζ表示高通滤波后的输入 图像，用二维Laplacian微分算子获得，λ为锐化强度参数。
[0022] 作为优选，步骤4中所述的确定逐级放大的执行次数η，采用如下规则：
[0023] 每次将图像的宽度和高度放大1. 2倍，若总体放大倍数为R，则每次放大1. 2倍、逐 次放大到R倍的执行次数η计算为《 = ，符号" L j "表示下取整。
[0024] 作为优选，步骤5中所述的执行η次逐级插值放大运算，其插值方法包括但不限于 双线性插值法、双立方插值法、兰兹插值法。
[0025] 与现有的图像放大方案相比，本发明具有以下优点和积极效果：
[0026] (1)本发明在简单的插值方法的前面施加一个锐化预处理，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；
[0027] (2)与复杂的超分辨率方案相比，本发明方法不牵涉样本图像训练，具有实现简 单，处理效率高，普适性强的优点；
[0028] (3)本发明方法基于的锐化算法和插值算法均来自成熟技术，便于组装现有的模 块集成实现。
【附图说明】
[0029] 图1 :本发明实施例的处理流程图；
[0030] 图2 :本发明实施例的放大效果对比示例图，其中（a)为原始图像经普通双线性放 大4倍效果图，（b)为原始图像经本发明的方法放大4倍效果图，（c)为解码图像经普通双 线性放大4倍效果图，（d)为解码图像经本发明的方法放大4倍效果图。
【具体实施方式】
[0031] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0032] 本发明提供的一种抗模糊的图像放大方法，将图像锐化运算和插值运算级联成一 个整体。锐化操作的强度应与输入图像自身质量相适应，清晰的图像应弱锐化，模糊的图像 应强锐化，否则，锐化不仅不能为后续的插值操作提供高频成分增强的预处理图像，反而会 损伤图像、降低视觉保真度。导致图像模糊的因素来自多个方面，如目标和摄像机的相对运 动产生的运动模糊，镜头散焦，大气散射，图像压缩、降噪和重采样等滤波过程