图像插值
数字图像插值
数字图像插值——bayer去马赛克或者是图像放大。将图像中的一个像素点改变或者映射到另外一个位置。图像大小变换：需要增加或者减少总像素点数；映射：镜头畸变校正，改变的角度，和旋转图像。
内容：
插值是使用已知的数据估计未知的点。如下所示。
使用二次插值:
图像缩放的例子
图像插值在两个方向进行, 根据周围像素点实现最佳的估计。
Original
→
Before Interpolation
After Interpolation
No Interpolation
图像旋转的例子
图像细节严重损失：
Original→
90° Rotation(Lossless)
2 X 45°Rotations
Rotations
90° 方向没损失，是因为没有边缘像素被分为两个。一般不要超过一次旋转。
上面的结果叫 "bicubic" algorithm（双三次算法）。
插值算法的类型：
一般分为两类: 自适应和非自适应。自适应的方法可以根据插值的内容来改变（尖锐的边缘或者是平滑的纹理），非自适应的方法对所有的像素点都进行同样的处理。
非自适应算法包括: 最邻近方法, 双线性, 双三次, 样条, sinc, lanczos 和其他。由于其复杂度, 这些插值的时候使用从0 to 256 (or more) 邻近像素。 包含越多的邻近像素，他们越精确，但是花费的时间也越长。这些算法可以用来扭曲和缩放照片。
Original
自适应算法包含许多专利，如: Qimage, PhotoZoom Pro, Genuine Fractals和其他。许多应用他们插值的不同版本 (on a pixel-by-pixel basis)当他们检测边缘时 —目标是最小化插值干扰。
最邻近插值
最邻近算法在所有插值算法中时间最短，因为它只考虑一个像素点—离待插像素点最近的像素点。
双线性插值
双线性插值考虑待插像素最近的 2x2 已知像素点。需要加权四个像素值来求得最终的像素值。这使得插值出来比最邻近插值平滑。
双三次插值
基于双线性插值，考虑最近的 4x4已知像素点 —总共16个像素点。由于离待插像素点的距离不同， 在计算中距离近的像素给出的权重较大。双三次产生的图像比前两次的尖锐，有理想的处理时间和输出质量。因此，在很多图像编辑程序中是标准算法 (包括 Adobe Photoshop), 打印机和相机插值。
高阶插值: SPLINE & SINC
有许多其他的插值算法需要考虑更多的相邻像素点，因此复杂度更高。 这些算法包括 spline and sinc,在插值后可以恢复大多数图像信息。当图像要求几倍变换时，它们很有用。然而，对于单步放大或旋转，这些高阶算法提供递减的视觉提升，并且处理时间增加。
注意插值干扰
所有的非自适应插值试图在三个干扰中寻求最佳平衡： edge halos（边缘光晕）, blurring（模糊） and aliasing（混叠）.
Original
400%
→
Aliasing
Blurring
Edge Halo
所有先进的非自适应插值以牺牲两种干扰为条件提升一种干扰的性能。
自适应插值可能不会产生上面的干扰，它们可能包含非图像纹理或者是奇怪的像素点（小范围）。
Original
220%
→
Adaptive Interpolation
另一方面，来自自适应插值的一些 "干扰"被视为是有益的。
抗锯齿
抗锯齿是最小化锯齿状斜边缘的出现。
Enlarged 300%
(With Aliasing)
Enlarged 300%
(Without Aliasing)
抗锯齿移除了这些锯齿，并且平滑了边缘，提高了分辨率。它考虑理想边缘与相邻像素重合多少。锯齿边缘简单的提升或者降低非中间值，抗锯齿边缘, 给出一个值来优化在每个像素内包含多少边缘。
Perfect Diagonal
| Choose: | Aliased | Anti-Aliased |
Resampled to Low Resolution
A major obstacle when enlarging an image is preventing the interpolator from inducing or exacerbating aliasing. Many adaptive interpolators detect the presence of edges and adjust to minimize aliasing while still retaining edge sharpness. Since an anti-aliased edge contains information about that edge's location at higher resolutions, it is also conceivable that a powerful adaptive (edge-detecting) interpolator could at least partially reconstruct this edge when enlarging.
注意光学 vs. 数码变焦
现在很多相机可以进行光学和数码变焦。一个相机通过移动zoom lens 增加光量来进行光学变焦。相反的，数码变焦通过简单的插值图像 — 传感器获得图像之后。
10X Optical Zoom
10X Digital Zoom
尽管数码变焦后包含相同的像素点，细节远远比光学变焦小。应该完全避免数码变焦，除非它有助于你相机的LCD preview screen可视化一个遥远的物体。