圖像縮放方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種可支持紅外成像半實(shí)物/全數(shù)字仿真的 紅外圖像快速逼真的縮放方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 紅外場景動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生成技術(shù)是紅外成像半實(shí)物/全數(shù)字仿真系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵 技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成逼真的紅外探測器視場圖像。實(shí)時(shí)性是紅外場景動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生 成技術(shù)的關(guān)鍵和基本要求，它關(guān)系到仿真系統(tǒng)整體仿真精度和可靠性。為了實(shí)時(shí)生成逼真 的紅外圖像，文獻(xiàn)《紅外成像仿真外部渲染方法研究》（陸志灃、王春財(cái)?shù)热?，?jì)算機(jī)仿真，第 24卷，第9期，206-209頁，2007)報(bào)道了一種外部渲染法，即將紅外場景中的目標(biāo)從環(huán)境中 分離出來，對(duì)目標(biāo)和環(huán)境分別進(jìn)行渲染，然后再合成的一種方法。
[0005] 這種方法在提高紅外場景生成實(shí)時(shí)性的同時(shí)，又一定程度上保證了圖像的逼真 度。其中，圖像縮放是制約紅外場景生成實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵步驟。隨著半實(shí)物仿真系統(tǒng)對(duì)紅外 場景生成實(shí)時(shí)性要求的提高，需要設(shè)計(jì)更加快速的圖像縮放算法，同時(shí)又要保證一定的圖 像逼真度。
[0006] 在紅外圖像縮放過程中，需要對(duì)像素點(diǎn)的灰度值進(jìn)行插值運(yùn)算，現(xiàn)有的圖像縮放 方法主要有以下幾種：最鄰近法、雙線性插值和雙三次樣條插值法等。這些算法很難同時(shí)滿 足實(shí)時(shí)性和逼真度兩方面的要求，特別是大尺寸高幀頻紅外場景仿真，對(duì)圖像縮放算法的 效率要求更高。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)紅外場景外部渲染法的特點(diǎn)，以及上述算法的不足，本發(fā)明提出了一種快速 逼真的圖像縮放方法，其目的在于提高紅外圖像的縮放速度，同時(shí)在一定程度上保證圖像 的逼真度。
[0009] 根據(jù)紅外場景外部渲染法，紅外目標(biāo)需從紅外場景中分離出來。分離出來的紅外 目標(biāo)具有以下特點(diǎn)：1.除目標(biāo)所處的像素外，圖像中其它像素的灰度值為0或其它常數(shù)； 2.紅外圖像的紋理細(xì)節(jié)較小，大部分區(qū)域的灰度變化梯度較小。根據(jù)上述特點(diǎn)，本發(fā)明采 用如下方案實(shí)現(xiàn)快速逼真的紅外圖像縮放： 步驟一、讀取紅外目標(biāo)的灰度圖像，以此作為源圖像，源圖像放大或縮小后的圖像作為 目標(biāo)圖像，計(jì)算源圖像和目標(biāo)圖像的尺寸大小，得到圖像放大/縮小的倍率； 步驟二、將源圖像和目標(biāo)圖像中的像素位置進(jìn)行坐標(biāo)化； 步驟三、根據(jù)放大/縮小倍率計(jì)算目標(biāo)圖像中的像素對(duì)應(yīng)于源圖像中的坐標(biāo)位置，并 計(jì)算出該坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的像素； 步驟四、利用改進(jìn)的邊緣檢查法，判斷源圖像中的像素是否處于圖像的邊緣，如果是邊 緣像素，則采用雙線性插值法計(jì)算目標(biāo)圖像中對(duì)應(yīng)像素的灰度值，否則，將源圖像像素的灰 度值直接賦值給目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的像素。
[0010] 進(jìn)一步，上述步驟二中坐標(biāo)化的方式如下： 1) 將坐原點(diǎn)置于圖像的中心； 2) 將四個(gè)象限中的像素按（±1，土R/2)方式進(jìn)行編號(hào)，其中，R表示圖像分辨率，" + " 表不正方向，"-"表不負(fù)方向； 3) 根據(jù)圖像的尺寸大小、分辨率計(jì)算出每一個(gè)像素的坐標(biāo)值（fx，fy):
INT ()為取整函數(shù)，f為坐標(biāo)化函數(shù)：
fx, fy分別表示像素在X，y方向的坐標(biāo)值。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是： 1.只對(duì)圖像的邊緣像素采用計(jì)算量較大的雙線性插值法計(jì)算像素的灰度值，對(duì)其它像 素則直接賦值，這樣可以大幅減少處理整幅圖像所耗費(fèi)的時(shí)間。
[0012] 2.利用紅外目標(biāo)的特點(diǎn)，改進(jìn)了邊緣檢測的方法，即只要該像素與周圍任一像素 的灰度值變化梯度超過某一閾值，就認(rèn)為該像素為邊緣像素。這一方法充分利用了紅外圖 像的紋理細(xì)節(jié)較小，大部分區(qū)域的灰度變化梯度較小的特點(diǎn)，降低了邊緣檢測的復(fù)雜度。
[0013] 3.本發(fā)明所述方案既減少了圖像縮放的時(shí)間耗費(fèi)，同時(shí)在一定程度上保證了圖像 在縮放過程中的逼真度。
[0014]
【附圖說明】
[0015] 以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的快速逼真圖像縮放流程圖； 圖2是圖像像素位置坐標(biāo)化方法示意圖； 圖3是源圖像與目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)像素的轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖； 圖4是圖像邊緣像素檢測方法示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的圖像縮放效果圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0019] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的快速逼真圖像縮放方法流程圖。
[0020] 在步驟101中，程序根據(jù)仿真系統(tǒng)傳遞過來的參數(shù)（Srx, 5V, 5?)、（7>x, 7?)，計(jì)算圖像縮放倍率。其中，5rx, 7>y分別表示源圖像和目標(biāo)圖 像在X和y方向的分辨率，5V, 5? 7^ 7?分別表示源圖像和目標(biāo)圖像中單個(gè)像素在橫向 和縱向的尺寸大小，根據(jù)以上參數(shù)可以得到圖像的縮放倍率為：
其中，#x和妙分別表示圖像的橫向和縱向縮放倍率。
[0021] 在步驟102中，如圖2所示將像素位置坐標(biāo)化，具體方法如下： 將像素分配到坐標(biāo)系四個(gè)象限，并將像素按（±1 - ±#/2)方式進(jìn)行編號(hào)，最后，得到 每個(gè)像素的坐標(biāo)為/(±版，土炒)，其中，
/ΛΤ ()為取整函數(shù)，/為坐標(biāo)化函數(shù)： I·· , r1,
/? 分別表示像素在I, 方向的坐標(biāo)值。
[0022] 在103步驟中，如圖3所示，計(jì)算圖像縮放后目標(biāo)圖像中像素坐標(biāo)（7>，斤）對(duì)應(yīng) 源圖像中的坐標(biāo)（&，Sr): Λ ·· ，
然后，根據(jù)公式（11)、（12)計(jì)算出坐標(biāo)（&，Sr)所對(duì)應(yīng)的像素，即：
在步驟104中，如圖4所示，利用改進(jìn)的邊緣檢測法判斷像素炒）是否處于圖像 邊緣。具體方法如下： 根據(jù)外部渲染法的特點(diǎn)，紅外目標(biāo)從場景中分離后，其背景像素的灰度值為0或某一 其它常數(shù)，由于紅外目標(biāo)的溫度較環(huán)境高，因而，背景像素的灰度值在整個(gè)分離后圖像中最 低。根據(jù)這一特點(diǎn)，取出源圖像中灰度值最