使用双三次方法的 C++ 图像插值

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用双三次方法的 C++ 图像插值

【英文标题】：C++ Image interpolation with Bicubic method

【发布时间】：2016-04-07 07:24:07

【问题描述】：

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);
            
        
    

【问题讨论】：

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...有一些越界访问，但并非所有呼叫都可以访问

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..

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。

【参考方案1】：

你怎么会有这个？直到 jj 循环结束才计算 c，大括号应该在 d 之上 - 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
    

【讨论】：

你给了我一个有效的观点。谢谢你。但是回答你的问题，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？

【参考方案2】：

我想分享很棒的链接 cubic splines