双线性插值图像放大/缩小算法

图像的双线性插值放大算法中，目标图像中新创造的象素值，是由源图像位置在它附近的2*2区域4个邻近象素的值通过加权平均计算得出的。双线性内插值算法放大后的图像质量较高，不会出现像素值不连续的的情况。然而次算法具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。

 

算法中Q12, Q22, Q11, Q21的选取

 

我们以放大两倍为例，说明选取Q12, Q22, Q11, Q21的过程。源图像3*3区域放大为目标区域6*6区域。设以下为目标图像：

A	A	B	B
A	A	B	B
		C	C
		C	C
				D	D
				D	D

图2

目标图像A像素区域对应的Q21，Q22，Q11，Q12，以红色区域为原点向右下方扩展的2*2区域。

Q21	Q22
Q11	Q12

图3

目标图像B像素区域对应的Q21，Q22，Q11，Q12，以蓝色区域为原点向右下方扩展的2*2区域。

	Q21	Q22
	Q11	Q12

图4

目标图像C像素区域对应的Q21，Q22，Q11，Q12，以绿色区域为原点向右下方扩展的2*2区域。

	Q21	Q22
	Q11	Q12

图5

目标图像D像素区域对应的Q21，Q22，Q11，Q12，目标图像处于最后两行的边界情况，将Q21，Q22，Q11，Q12这四个点的值设为一样。

		Q11=Q12=Q22=Q21

图6

 

程序流程图

流程图右边虚线框中为相关过程的注解。

 

 

源码：

[cpp:nogutter]  view plain copy

1. void ResizeImage(  
2.                  unsigned char *InImage, // Source image data  
3.                  unsigned char *OutImage, // Destination image data  
4.                  unsigned int SWidth, // Source image width  
5.                  unsigned int SHeight, // Source image height  
6.                  unsigned int DWidth, // Destination rectangle width  
7.                  unsigned int DHeight, // Destination rectangle height  
8.                  unsigned int dstWholeWidth, // Destination image width   
9.                  unsigned int dstWholeHeight // Destination image height   
10.                  )    
11. {  
12.     unsigned int PtAR = 0, PtBR = 0, PtCR = 0, PtDR = 0, PixelValueR = 0;  
13.     unsigned int PtAG = 0, PtBG = 0, PtCG = 0, PtDG = 0, PixelValueG = 0;  
14.     unsigned int PtAB = 0, PtBB = 0, PtCB = 0, PtDB = 0, PixelValueB = 0;  
15.     register unsigned SpixelColNum = 0, SpixelRowNum = 0, DestCol = 0, DestRow = 0;  
16.     unsigned int SpixelColAddr = 0, SpixelRowAddr = 0;  
17.     unsigned int ColDelta = 0, RowDelta = 0, scaleV = 0, scaleH = 0;  
18.     unsigned int ContribAandBR = 0, ContribCandDR = 0;  
19.     unsigned int ContribAandBG = 0, ContribCandDG = 0;  
20.     unsigned int ContribAandBB = 0, ContribCandDB = 0;  
21.     unsigned int ContribTem[4096 * 3];// max size of image is 4096  
22.     int i = 0;  
23.     unsigned int FromLeftX = dstWholeWidth / 4, FromTopY = dstWholeHeight / 8 + DWidth / 8;  
24.   
25.     scaleH = (SWidth << 8) / DWidth;  
26.     scaleV = (SHeight << 8) / DHeight;  
27.   
28.     // First line  
29.     for (DestCol = 0; DestCol < DWidth; DestCol++)  
30.     {  
31.         SpixelColAddr = DestCol * scaleH;  
32.         ColDelta = SpixelColAddr & 255;  
33.         SpixelColNum = (SpixelColAddr - ColDelta) >> 8;  
34.   
35.         PtAB = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum];  
36.         PtAG = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum + 1];  
37.         PtAR = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum + 2];  
38.   
39.         if ((SpixelColNum + 1) < SWidth)  
40.         {  
41.             PtBB = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1)];  
42.             PtBG = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 1];  
43.             PtBR = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 2];  
44.   
45.             PtCB = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum];  
46.             PtCG = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum + 1];  
47.             PtCR = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum + 2];  
48.   
49.             PtDB = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1)];  
50.             PtDG = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 1];  
51.             PtDR = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 2];  
52.         }  
53.         else  
54.         {  
55.             PtBB = PtCB = PtDB = PtAB;  
56.             PtBG = PtCG = PtDG = PtAG;  
57.             PtBR = PtCR = PtDR = PtAR;  
58.         }  
59.         ContribAandBB = ColDelta * (PtBB - PtAB) + (PtAB << 8);  
60.         ContribCandDB = ColDelta * (PtDB - PtCB) + (PtCB << 8);  
61.         ContribTem[i++] = ContribCandDB;  
62.         PixelValueB = ((ContribAandBB << 8) + (ContribCandDB - ContribAandBB) * RowDelta) >> 16;  
63.   
64.         ContribAandBG = ColDelta * (PtBG - PtAG) + (PtAG << 8);  
65.         ContribCandDG = ColDelta * (PtDG - PtCG) + (PtCG << 8);  
66.         ContribTem[i++] = ContribCandDG;  
67.         PixelValueG = ((ContribAandBG << 8) + (ContribCandDG - ContribAandBG) * RowDelta) >> 16;  
68.   
69.         ContribAandBR = ColDelta * (PtBR - PtAR) + (PtAR << 8);  
70.         ContribCandDR = ColDelta * (PtDR - PtCR) + (PtCR << 8);  
71.         ContribTem[i++] = ContribCandDR;  
72.         PixelValueR = ((ContribAandBR << 8) + (ContribCandDR - ContribAandBR) * RowDelta) >> 16;  
73.   
74.         OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX)] = PixelValueB;  
75.         OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX) + 1] = PixelValueG;  
76.         OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX) + 2] = PixelValueR;  
77.     }  
78.     // Other line  
79.     for (DestRow = 1; DestRow < DHeight; DestRow++)  
80.     {  
81.         i = 0;  
82.         SpixelRowAddr = DestRow * scaleV;  
83.         RowDelta = SpixelRowAddr & 255;  
84.         SpixelRowNum = (SpixelRowAddr - RowDelta) >> 8;  
85.   
86.         for (DestCol = 0; DestCol < DWidth; DestCol++)  
87.         {  
88.             SpixelColAddr = DestCol * scaleH;  
89.             ColDelta = SpixelColAddr & 255;  
90.             SpixelColNum = (SpixelColAddr - ColDelta) >> 8;  
91.   
92.             PtAB = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum];  
93.             PtAG = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum + 1];  
94.             PtAR = InImage[3 * SpixelRowNum * SWidth + 3 * SpixelColNum + 2];  
95.   
96.             if (((SpixelColNum + 1) < SWidth) && ((SpixelRowNum + 1) < SHeight))  
97.             {  
98.                 PtCB = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum];  
99.                 PtCG = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum + 1];  
100.                 PtCR = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * SpixelColNum + 2];  
101.   
102.                 PtDB = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1)];  
103.                 PtDG = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 1];  
104.                 PtDR = InImage[3 * (SpixelRowNum + 1) * SWidth + 3 * (SpixelColNum + 1) + 2];  
105.             }  
106.             else  
107.             {  
108.                 PtBB = PtCB = PtDB = PtAB;  
109.                 PtBG = PtCG = PtDG = PtAG;  
110.                 PtBR = PtCR = PtDR = PtAR;  
111.             }  
112.   
113.             ContribAandBB = ContribTem[i];  
114.             ContribCandDB = ColDelta * (PtDB - PtCB) + (PtCB << 8);  
115.             ContribTem[i++] = ContribCandDB;  
116.             PixelValueB = ((ContribAandBB << 8) + (ContribCandDB - ContribAandBB) * RowDelta) >> 16;  
117.   
118.             ContribAandBG = ContribTem[i];  
119.             ContribCandDG = ColDelta * (PtDG - PtCG) + (PtCG << 8);  
120.             ContribTem[i++] = ContribCandDG;  
121.             PixelValueG = ((ContribAandBG << 8) + (ContribCandDG - ContribAandBG) * RowDelta) >> 16;  
122.   
123.             ContribAandBR = ContribTem[i];  
124.             ContribCandDR = ColDelta * (PtDR - PtCR) + (PtCR << 8);  
125.             ContribTem[i++] = ContribCandDR;  
126.             PixelValueR = ((ContribAandBR << 8) + (ContribCandDR - ContribAandBR) * RowDelta) >> 16;   
127.   
128.             OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX)] = PixelValueB;  
129.             OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX) + 1] = PixelValueG;  
130.             OutImage[3 * (DestRow + FromTopY) * dstWholeWidth + 3 * (DestCol + FromLeftX) + 2] = PixelValueR;  
131.         }  
132.     }  
133. }  
134.   
135. int ResizeBitmapImage(char* szFilenameIn, char *szFilenameOut)  
136. {  
137.     int nRes;  
138.     CImage ImageIn;  
139.     CImage ImageOut;  
140.     int dstWholeWidth = 1024, dstWholeHeight = 768;  
141.   
142.     if (GetFileAttributes(szFilenameIn) == -1)  
143.     {  
144.         printf( "ERROR: file '%s'/n not found", szFilenameIn);  
145.         return 1;  
146.     }  
147.   
148.     if (ImageIn.Load(szFilenameIn) != 0)  
149.     {  
150.         printf( "ERROR: can't load '%s'/n", szFilenameIn);  
151.         return 1;  
152.     }  
153.   
154.     if (ImageIn.m_BitPerPixel != 24)  
155.     {  
156.         if (ImageIn.ConvertTo24() != 0)  
157.         {  
158.             printf("ERROR: '%s' conversion to 24 bit failed/n", szFilenameIn);  
159.         }  
160.     }  
161.   
162.     if (ImageOut.Init(dstWholeWidth, dstWholeHeight, 24) != 0)  
163.     {  
164.         printf("ERROR: ImageOut.Init()/n");  
165.         return 1;  
166.     };  
167.   
168.     ResizeImage(ImageIn.m_pBitmap, ImageOut.m_pBitmap, ImageIn.m_Xres, ImageIn.m_Yres, dstWholeWidth / 2, dstWholeHeight / 2, dstWholeWidth, dstWholeHeight);  
169.   
170.     nRes = ImageOut.Save(szFilenameOut);  
171.     if (nRes != 0)  
172.     {  
173.         printf("ERROR %i: ImageOut.Save(/"%s/")/n", nRes, szFilenameOut);  
174.         return nRes;  
175.     }  
176.     
177.     return 0;  
178. }