CN102800049A - 图像缩小的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种图像缩小的方法，包括步骤：获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值；对图像进行采样，确定参考像素矩阵；根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像；判断是否存在剩余的倍率因子，若是，返回对图像进行采样步骤，若否，不处理。本发明提供了相应的装置。本发明通过分解缩小倍率，将倍率因子控制在预设值范围内，采用B样条曲面函数确定像素值，从而规避图像缩小后锯齿的产生，保证了缩小后图像的完整性。

Description

图像缩小的方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是涉及图像缩小的方法及装置。

背景技术

图像缩小，即用少数的像素点来表示原始图像，不可避免地会导致图像信息量的损失，用少数的像素点比较完整地反映原始图像成为图像缩小的关键所在。缩小后图像中的某个像素点应为原图像多个像素点的综合表现。因此，缩小后图像中的某点，按一定的比例关系映射，应与原始图像的某个子块相对应，且随着缩放比例的不同，该点在原始图像中所对应图像子块的尺寸也不相同。

传统中，近邻取样法是通过映射关系，算出缩小图像某点(x,y)在原始图像中浮点坐标，用离浮点坐标最近的点(X0,Y0)的像素值代替点(x,y)的像素值。该算法简单，运算量小，但由于该方法是用一个点(X0,Y0)来代替图像子块，得到的图像质量不佳(图像完整性较差,许多点没有参与贡献)。

传统中，双线性内插法利用了浮点坐标邻近的4个点，采用线性插值方法，用原始图像中的四个点来代替图像子块，缩小后的图像质量比近邻取样法好。三次卷积法与双线性内插法相比，它所利用的临近的点更多，有16个之多，缩小效果得到进一步的改进。但是，直接使用双线性或者三次卷积这些拟合算法缩小图像时，由算法造成的高频噪音比放大图像时更明显，在图像线条边缘有明显的锯齿。

发明内容

基于此，有必要针对规避图像缩小后产生锯齿、提高图像质量的问题，提供一种图像缩小的方法及装置。

一种图像缩小的方法，包括步骤：

获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值；

对图像进行采样，确定参考像素矩阵，第一次图像缩小处理时，所述图像为原图像，采样间隔为所述倍率因子之一，否则所述图像为前一次缩小处理后的图像，采样间隔为剩余的倍率因子之一，所述剩余的倍率因子为在图像缩小处理中未作为间隔的倍率因子；

根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像；

判断是否存在剩余的倍率因子，若是，返回对图像进行采样步骤，若否，不处理。

上述缩小图像的方法，通过分解缩小倍率，将倍率因子控制在预设阈值范围内，采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，从而规避图像缩小后锯齿的产生，保证了缩小后图像的完整性，提高了图像质量。

一种图像缩小装置，包括：

获取分解模块，用于获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值，向采样模块发送对原图像进行处理命令；

处理模块，用于接收获取分解模块发送的命令和判断模块发送的命令，对图像进行采样，确定参考像素矩阵，根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像，接收获取分解模块发送的命令时，所述图像为原图像，采样间隔为所述倍率因子之一，接收判断模块发送的命令时，所述图像为前一次缩小处理后的图像，采样间隔为剩余的倍率因子之一，所述剩余的倍率因子为在图像缩小处理中未作为间隔的倍率因子；

判断模块，用于判断是否存在剩余的倍率因子，若是，则向采样模块发送对缩小后的图像进行处理命令。

上述缩小图像装置，通过获取分解模块分解缩小倍率，将倍率因子控制在预设阈值范围内，计算模块采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像，从而规避图像缩小后锯齿的产生，保证了缩小后图像的完整性，提高了图像质量。

附图说明

图1为本发明图像缩小的方法实施例的流程示意图；

图2为本发明图像缩小装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下针对本发明图像缩小的方法及装置的各实施例进行详细描述。

首先针对图像缩小的方法进行描述。

参见图1，是本发明图像缩小的方法实施例的流程示意图，包括步骤：

步骤S101：获取缩小倍率，判断缩小倍率是否大于预设阈值，若是，则进入步骤S102，若否，则缩小倍率为倍率因子，直接进入步骤S103；

步骤S102：采用公式n₁*n₂…n_i=N分解缩小倍率，确定倍率因子，式中，i表示图像缩小处理次数，n_j（1≤j≤i）表示第j次的倍率因子，且n_j≤第一预设阈值；

步骤S103：第一次图像缩小处理时，对原图像进行采样，采样间隔为n₁，确定参考像素矩阵；第二次图像缩小处理时，对第一次缩小后的图像进行采样，采样间隔为n₂，确定参考像素矩阵；第j次图像缩小处理时，对第j-1次缩小后的图像进行采样，采样间隔为n_j，确定参考像素矩阵；

步骤S104：根据参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像；

步骤S105：j＝j+1，判断是否j＞i，若否，返回步骤S103，若是，不做处理。

其中，预设阈值优选为3，预设阈值为3时，倍率因子能达到更好的图像缩小效果，当然预设阈值也可以为其他值。其中以预设阈值为3进行具体说明：

获取缩小倍率，判断缩小倍率是否大于3，若是，则采用公式n₁*n₂…n_i=N分解缩小倍率，式中，i表示图像缩小处理次数，n_j（1≤j≤i）表示第j次缩小的倍率因子，且n_j≤第一预设阈值，若缩小倍率小于等于3时，则不用分解。

根据图像自上而下，自左而右（也可以为其他方位）的像素坐标序列，对原始图像进行采样处理，采样间隔为n_j，采样点坐标的整数部分作为参考像素矩阵的坐标，从而确定M×M的参考像素矩阵P。例如n_j=2.5时，参考像素矩阵第一行第一列的坐标为（0,0），第二行第一列的坐标为（2,0），第一行第二列的坐标为（0,2）以此类推即可得到参考像素矩阵。当然参考像素矩阵的坐标不一定是采样点坐标的整数部分，也可以设置其他值，具体根据需要设定，设置整数部分较好计算。

可以采用三阶二次计算像素值，也可以采用四阶三次计算像素值，或其他阶次计算像素值，具体根据需要设定。

采取三阶二次计算像素值时，采用公式S=UBPB’V计算像素值，式中，S表示像素值，U={u²,u,1}，V={v²,v,1}，u表示像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示B样像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，例如n_j=2.5时，第一行第二列的u=0，v=0.5。

B表示参数矩阵，为 $\left\{\begin{array}{ccc}0.5& -1& 0.5\\ -1& 1& 0\\ 0.5& 0.5& 0\end{array}\right\}$

P表示像素矩阵。

或采用四阶三次时，采用公式S=UBPB’V计算像素值，式中，S表示像素值，U={u³,u²,u,1}，V={v³,v²,v,1}，u表示像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，例如n_j=2.5时，第一行第二列的u=0，v=0.5。

B表示参数矩阵，为 $\frac{1}{6}\left\{\begin{array}{cccc}-1& 3& -3& 1\\ 3& -6& 0& 4\\ -3& 3& 3& 1\\ 1& 0& 0& 0\end{array}\right\}$

P表示像素矩阵。

从而得到参考矩阵中的一个坐标点的像素值，重复B样条曲面函数计算像素值步骤，依次得到各坐标的像素值，根据像素值缩小图像。

判断j是否等于i，若相等，则不做处理，若不等，则继续对缩小后的图像进行采样，计算像素值，根据像素值缩小图像。

根据上述图像缩小的方法，本发明提供一种图像缩小装置。参见图2，为本发明图像缩小装置实施例的结构示意图，包括：

获取分解模块201，用于获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值，向采样模块发送对原图像进行处理命令；

处理模块202，用于接收获取分解模块201发送的命令和判断模块203发送的命令，对图像进行采样，确定参考像素矩阵，根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像，接收获取分解模块201发送的命令时，所述图像为原图像，采样间隔为所述倍率因子之一，接收判断模块203发送的命令时，所述图像为前一次缩小处理后的图像，采样间隔为剩余的倍率因子之一，所述剩余的倍率因子为在图像缩小处理中未作为间隔的倍率因子；

判断模块203，用于判断是否存在剩余的倍率因子，若是，则向采样模块202发送对缩小后的图像进行处理命令。

进一步的，获取分解模块201还用于当缩小倍率小于或等于预设阈值时，将缩小倍率确定为缩小的倍率因子。

其中，预设阈值优选为3，预设阈值为3时缩小的倍率因子能达到更好的图像缩小效果，当然预设阈值也可以为其他值。其中以预设阈值为3进行具体说明：

获取分解模块201获取缩小倍率，判断缩小倍率是否大于3，若是，则采用公式n₁*n₂…n_i=N分解缩小倍率，式中，i表示图像缩小处理次数，n_j（1≤j≤i）表示第j次缩小的倍率因子，且n_j≤第一预设阈值，若缩小倍率小于等于3时，则不用分解。

处理模块202根据图像自上而下，自左而右（也可以为其他方位）的像素坐标序列，对原始图像进行采样处理，采样间隔为n_j，采样点坐标的整数部分作为参考像素矩阵的坐标，从而确定M×M的参考像素矩阵P。例如n_j=2.5时，参考像素矩阵第一行第一列的坐标为（0,0），第二行第一列的坐标为（2,0），第一行第二列的坐标为（0,2）以此类推即可得到参考像素矩阵。

处理模块202可以采用三阶二次计算像素值，也可以采用四阶三次计算像素值，或其他阶次计算像素值，具体根据需要设定。

采取三阶二次计算像素值时，采用公式S=UBPB’V计算像素值，式中，S表示像素值，U={u²,u,1}，V={v²,v,1}，u表示像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示B样像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，例如n_j=2.5时，第一行第二列的u=0，v=0.5。

B表示参数矩阵，为 $\left\{\begin{array}{ccc}0.5& -1& 0.5\\ -1& 1& 0\\ 0.5& 0.5& 0\end{array}\right\}$

P表示像素矩阵。当然参考像素矩阵的坐标不一定是采样点坐标的整数部分，也可以设置其他值，u和v不一定表示B样像素矩阵中采样点行和列坐标的小数部分，具体根据需要设定，为了方便计算，参考像素矩阵设置为采样点坐标的整数部分，u、v设为采样点行和列的小数部分。

或采用四阶三次时，采用公式S=UBPB’V计算像素值，式中，S表示像素值，U={u³,u²,u,1}，V={v³,v²,v,1}，u表示像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，例如n_j=2.5时，第一行第二列的u=0，v=0.5。

B表示参数矩阵，为 $\frac{1}{6}\left\{\begin{array}{cccc}-1& 3& -3& 1\\ 3& -6& 0& 4\\ -3& 3& 3& 1\\ 1& 0& 0& 0\end{array}\right\}$

P表示像素矩阵。当然参考像素矩阵的坐标不一定是采样点坐标的整数部分，也可以设置其他值，u和v不一定表示B样像素矩阵中采样点行和列坐标的小数部分，具体根据需要设定，为了方便计算，参考像素矩阵设置为采样点坐标的整数部分，u、v设为采样点行和列的小数部分。

从而得到参考矩阵中的一个坐标点的像素值，重复B样条曲面函数计算像素值步骤，依次得到各坐标的像素值，根据像素值缩小图像。

判断模块203判断j是否等于i，若相等，则不做处理，若不等，则继续对缩小后的图像进行采样，计算像素值，根据像素值缩小图像。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种图像缩小的方法，其特征在于，包括步骤：

获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值；

对图像进行采样，确定参考像素矩阵，第一次图像缩小处理时，所述图像为原图像，采样间隔为所述倍率因子之一，否则所述图像为前一次缩小处理后的图像，采样间隔为剩余的倍率因子之一，所述剩余的倍率因子为在图像缩小处理中未作为间隔的倍率因子；

根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像；

判断是否存在剩余的倍率因子，若是，返回对图像进行采样步骤，若否，不处理。

2.根据权利要求1所述的图像缩小的方法，其特征在于，还包括步骤：

当所述缩小倍率小于或等于预设阈值时，将缩小倍率确定为所述倍率因子。

3.根据权利要求1或2所述的图像缩小的方法，其特征在于，所述B样条曲面函数确定每个采样点的像素值包括步骤：

采用三阶二次时，采用公式S=UBPB’V确定像素值，式中，S表示像素值，U={u²,u,1}，V={v²,v,1}，u表示参考像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示参考像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，B表示参数矩阵，B为 $\left\{\begin{array}{ccc}0.5& -1& 0.5\\ -1& 1& 0\\ 0.5& 0.5& 0\end{array}\right\},$ P表示参考像素矩阵；

或

采用四阶三次时，采用公式S=UBPB’V确定像素值，式中，S表示像素值，U={u³,u²,u,1}，V={v³,v²,v，1}，u表示参考像素矩阵中采样点行坐标的小数部分，v表示参考像素矩阵中采样点列坐标的小数部分，B表示参数矩阵，B为 $\frac{1}{6}\left\{\begin{array}{cccc}-1& 3& -3& 1\\ 3& -6& 0& 4\\ -3& 3& 3& 1\\ 1& 0& 0& 0\end{array}\right\},$ P表示参考像素矩阵。

4.根据权利要求3所述的图像缩小的方法，其特征在于，所述确定参考像素矩阵包括步骤：

采样点坐标的整数部分作为参考像素矩阵的坐标，确定参考像素矩阵。

5.根据权利要求1或2所述的图像缩小的方法，其特征在于，所述预设阈值为3。

6.根据权利要求4所述的图像缩小的方法，其特征在于，所述预设阈值为3。

7.根据权利要求1或2所述的图像缩小的方法，其特征在于，所述分解缩小倍率包括步骤：

采用公式n₁*n₂…n_i=N分解缩小倍率，式中，i表示图像缩小处理次数，n_j（1≤j≤i）表示第j次缩小的倍率因子，且n_j≤预设阈值。

8.一种图像缩小装置，其特征在于，包括：

获取分解模块，用于获取缩小倍率，当所述缩小倍率大于预设阈值时，分解所述缩小倍率，确定缩小的倍率因子，使所述倍率因子小于等于预设阈值，向采样模块发送对原图像进行处理的命令；

处理模块，用于接收获取分解模块发送的命令和判断模块发送的命令，对图像进行采样，确定参考像素矩阵，根据所述参考像素矩阵采用B样条曲面函数确定每个采样点的像素值，缩小图像，接收获取分解模块发送的命令时，所述图像为原图像，采样间隔为所述倍率因子之一，接收判断模块发送的命令时，所述图像为前一次缩小处理后的图像，采样间隔为剩余的倍率因子之一，所述剩余的倍率因子为在图像缩小处理中未作为间隔的倍率因子；

判断模块，用于判断是否存在剩余的倍率因子，若是，则向采样模块发送对缩小后的图像进行处理的命令。

9.根据权利要求8所述的图像缩小装置，其特征在于，所述获取分解模块还用于当缩小倍率小于或等于预设阈值时，将缩小倍率确定为所述倍率因子。

10.根据权利要求8或9所述的图像缩小装置，其特征在于，所述预设阈值为3。

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