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C 使用双三次方法进行图像插值

codeneng 2023-03-28 原文

C++ Image interpolation with Bicubic method

我只是想通过 BiCubic 插值来平滑图像。我得到了一些用于插入 RGB 图像的代码。我已更改代码以适用于灰度图像。但结果我只得到了全黑的图像。考虑的输入和输出图像大小相同。代码粘贴在下面。请帮我。提前致谢。

 inline Uint16 saturate(float x, unsigned max_pixel)
{
    return x > max_pixel ? max_pixel
        : x < 0.0f ? 0
        : Uint16(x);
}

inline float get_subpixel(const Uint16* in, std::size_t dest_width, std::size_t dest_height, unsigned x, unsigned y)
{
    if (x < dest_width && y < dest_height)
        return in[(y * dest_width) + x];

    return 0;
}


void interpolate(unsigned dest_width, unsigned dest_height, unsigned bits_allocated, const Uint16* src, Uint16** dest)
{
    const double tx = 1;
    const double ty = 1;
    float C[5] = { 0 };
    unsigned max_bit = pow(2, bits_allocated);

    for (unsigned i = 0; i < dest_height; ++i)
    {
        for (unsigned j = 0; j < dest_width; ++j)
        {
            const float x = float(tx * j);
            const float y = float(ty * i);
            const float dx = tx * j - x, dx2 = dx * dx, dx3 = dx2 * dx;
            const float dy = ty * i - y, dy2 = dy * dy, dy3 = dy2 * dy;


            for (int jj = 0; jj < 4; ++jj)
            {
                const int idx = y - 1 + jj;
                float a0 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x, idx);
                float d0 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x - 1, idx) - a0;
                float d2 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x + 1, idx) - a0;
                float d3 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x + 2, idx) - a0;
                float a1 = -(1.0f / 3.0f) * d0 + d2 - (1.0f / 6.0f) * d3;
                float a2 = 0.5f  * d0 + 0.5f *  d2;
                float a3 = -(1.0f / 6.0f) * d0 - 0.5f * d2 + (1.0f / 6.0f) * d3;
                C[jj] = a0 + a1 * dx + a2 * dx2 + a3 * dx3;

                d0 = C[0] - C[1];
                d2 = C[2] - C[1];
                d3 = C[3] - C[1];
                a0 = C[1];
                a1 = -(1.0f / 3.0f) * d0 + d2 - (1.0f / 6.0f) * d3;
                a2 = 0.5f  * d0 + 0.5f  * d2;
                a3 = -(1.0f / 6.0f) * d0 - 0.5f * d2 + (1.0f / 6.0f) * d3;
                (*dest)[i * dest_width + j] = saturate(a0 + a1 * dy + a2 * dy2 + a3 * dy3, max_bit);
            }
        }
    }
}

  • 在 get_subpixel 调用期间是否有任何越界访问?当您越界时,它将返回 0 ( black )。调试器可以在这里为您提供帮助。只是我的第一个想法。
  • 感谢您的回复...有一些超出范围的访问,但并非所有呼叫
  • 我检查了结果像素值。它们大多低于 100。
  • 只是一个旁注:你不能通过插值来提高图像质量。你的问题:我没有通读你所有的代码,但我看到了很多 float 和 uint16 的东西。您是否有可能有 8 位输入和更大的输出?如果您在 16 位图像中的值低于 100,您会看到黑色。只是一个快速的猜测..
  • 感谢您的回复。也输入 16 位图像。
  • 我看到很多像素偏移计算看起来像 [y * height + x]。我不熟悉这段代码,但通常将 y 乘以步幅或像素宽度,然后加上 x。这是因为每个 y 单元代表一整行像素,而一行通常包含 width 像素。
  • 你调试过代码吗? (*dest) 填充之前的值是什么? saturate 适用于这种不拘一格的混合类型吗?
  • 谢谢@Christopher Oicles。谢谢回复。你说的对。它应该是 [y * width x]。实际上我在我的源代码中改变了它。仍然存在问题


你怎么会有这个?直到 jj 循环结束才计算 c\\'s 大括号应该在 d\\'s 之上-否则我不考虑该方法是否正确。

for (int jj = 0; jj < 4; ++jj)
        {
            const int idx = y - 1 + jj;
            float a0 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x, idx);
            float d0 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x - 1, idx) - a0;
            float d2 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x + 1, idx) - a0;
            float d3 = get_subpixel(src, dest_width, dest_height, x + 2, idx) - a0;
            float a1 = -(1.0f / 3.0f) * d0 + d2 - (1.0f / 6.0f) * d3;
            float a2 = 0.5f  * d0 + 0.5f *  d2;
            float a3 = -(1.0f / 6.0f) * d0 - 0.5f * d2 + (1.0f / 6.0f) * d3;
            C[jj] = a0 + a1 * dx + a2 * dx2 + a3 * dx3;

        // } // end jj

            d0 = C[0] - C[1];
            d2 = C[2] - C[1];
            d3 = C[3] - C[1];
            a0 = C[1];
            a1 = -(1.0f / 3.0f) * d0 + d2 - (1.0f / 6.0f) * d3;
            a2 = 0.5f  * d0 + 0.5f  * d2;
            a3 = -(1.0f / 6.0f) * d0 - 0.5f * d2 + (1.0f / 6.0f) * d3;
            (*dest)[i * dest_height + j] = saturate(a0 + a1 * dy + a2 * dy2 + a3 * dy3, max_bit);
        } // end jj move his above
    }
}

  • 你给了我一个有效的观点。谢谢。但回答你的问题,循环结束括号不会影响,因为 C 数组已经用 0 初始化,所以不会出现索引问题。 (*dest) 上的相同索引也将分配 4 次,直到 jj 循环结束。所以我们需要的最后一个值将在 jj 循环的最后一次迭代中分配到该索引中。但从逻辑上讲,我所做的并不正确。但从技术上讲,它的工作原理:)
  • 我不知道为什么要浪费这个计算 - 你能指出你得到的原始代码吗?


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三次样条

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