VB图像处理之二次线性插值的应用

2019-11-18 17:41:29

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供稿：网友

上次讲到了用DIB方法来获取图像的像素。从这次开始将如果运用已经得到的像素来处理图像。

　　图像插值放大的方法有很多，最主要的有二次线性插值和三次线性插值这两种。这次我把自己的程序中所用的二次线性插值的算法公布给大家，希望对各位要使用VB写类似程序的朋友有所帮助。

　　程序中用到的API、数据类型、全局变量的定义请参考上一篇：《VB实现图像在数据库的存储与显示》

->PublicSubZoomImage(ByValOutPutWidthAsLong,ByValOutputHeightAsLong)
　DimIAsLong
　DimLAsLong
　DimXAsLong
　DimYAsLong
　DimXbAsLong
　DimYbAsLong
　DimXeAsLong
　DimYeAsLong
　DimMAsInteger
　DimNAsInteger
　DimCurRAsLong
　DimCurGAsLong
　DimCurBAsLong
　DimNxtRAsInteger
　DimNxtGAsInteger
　DimNxtBAsInteger
　DimDRAsSingle
　DimDGAsSingle
　DimDBAsSingle
　DimDRtAsSingle
　DimDGtAsSingle
　DimDBtAsSingle
　DimXratioAsSingle
　DimYratioAsSingle
　DimCurStepAsSingle
　DimNxtStepAsSingle
　DimNegNAsSingle

　OnErrorGoToErrLine
　IfNotCanZoomThenExitSub
　Done=False

　OutPutWid=OutPutWidth-1
　OutPutHei=OutputHeight-1
　I=(Bits/8)-1
　ReDimColTmp(I,InPutWid,OutPutHei)'先从Y方向进行缩放处理，结果保存在此中间数组内
　ReDimColOut(I,OutPutWid,OutPutHei)
　Xratio=OutPutWid/InPutWid
　Yratio=OutPutHei/InPutHei

　TimeZoom=timeGetTime

　NegN=1/Int(Yratio 1)
　ForX=0ToInPutWid
　　CurR=ColVal(0,X,0)
　　CurG=ColVal(1,X,0)
　　CurB=ColVal(2,X,0)
　　CurStep=0
　　NxtStep=0
　　ForY=0ToInPutHei-1
　　　NxtStep=CurStep Yratio
　　　Yb=CurStep
　　　Ye=NxtStep
　　　N=Ye-Yb
　　　ColTmp(0,X,Yb)=CurR
　　　ColTmp(1,X,Yb)=CurG
　　　ColTmp(2,X,Yb)=CurB
　　　M=Y 1
　　　NxtR=ColVal(0,X,M)
　　　NxtG=ColVal(1,X,M)
　　　NxtB=ColVal(2,X,M)
　　　IfN>1Then
　　　　DRt=(NxtR-CurR)*NegN
　　　　DGt=(NxtG-CurG)*NegN
　　　　DBt=(NxtB-CurB)*NegN
　　　　DR=0
　　　　DG=0
　　　　DB=0
　　　　ForL=Yb 1ToYe-1
　　　　　DR=DR DRt
　　　　　DG=DG DGt
　　　　　DB=DB DBt
　　　　　ColTmp(0,X,L)=CurR DR
　　　　　ColTmp(1,X,L)=CurG DG
　　　　　ColTmp(2,X,L)=CurB DB
　　　　Next
　　　EndIf
　　　CurStep=NxtStep
　　　CurR=NxtR
　　　CurG=NxtG
　　　CurB=NxtB
　　Next
　　ColTmp(0,X,OutPutHei)=NxtR
　　ColTmp(1,X,OutPutHei)=NxtG
　　ColTmp(2,X,OutPutHei)=NxtB
　Next

　NegN=1/Int(Xratio 1)
　ForY=0ToOutPutHei
　　CurR=ColTmp(0,0,Y)
　　CurG=ColTmp(1,0,Y)
　　CurB=ColTmp(2,0,Y)
　　CurStep=0
　　NxtStep=0
　　ForX=0ToInPutWid-1
　　　NxtStep=CurStep Xratio
　　　Xb=CurStep
　　　Xe=NxtStep
　　　N=Xe-Xb
　　　ColOut(0,Xb,Y)=CurR
　　　ColOut(1,Xb,Y)=CurG
　　　ColOut(2,Xb,Y)=CurB
　　　M=X 1
　　　NxtR=ColTmp(0,M,Y)
　　　NxtG=ColTmp(1,M,Y)
　　　NxtB=ColTmp(2,M,Y)
　　　IfN>1Then
　　　　DRt=(NxtR-CurR)*NegN
　　　　DGt=(NxtG-CurG)*NegN
　　　　DBt=(NxtB-CurB)*NegN
　　　　DR=0
　　　　DG=0
　　　　DB=0
　　　　ForL=Xb 1ToXe-1
　　　　　DR=DR DRt
　　　　　DG=DG DGt
　　　　　DB=DB DBt
　　　　　ColOut(0,L,Y)=CurR DR
　　　　　ColOut(1,L,Y)=CurG DG
　　　　　ColOut(2,L,Y)=CurB DB
　　　　Next
　　　EndIf
　　　CurStep=NxtStep
　　　CurR=NxtR
　　　CurG=NxtG
　　　CurB=NxtB
　　Next
　　ColOut(0,OutPutWid,Y)=NxtR
　　ColOut(1,OutPutWid,Y)=NxtG
　　ColOut(2,OutPutWid,Y)=NxtB
　Next

　Done=True
　TimeZoom=timeGetTime-TimeZoom
　CanPut=True
　ExitSub
ErrLine:
　MsgBoxErr.Description
EndSub->

　　全局变量定义：

->DimColTmp()AsByte'用于保存插值中间变量
DimOutPutHeiAsLong'要插值的目标高度
DimOutPutWidAsLong'要插值的目标宽度
PublicTimeZoomAsLong'插值运算使用的时间->

　　简单解释一下关于二次线性插值算法。

　　（为了说明算法本身，我们只计算这个图片的红色分量，因为红绿蓝三种颜色的计算方法完全相同）

　　假设我们有一个很简单的图片，图片只有4个像素（2*2）

->AB
CD->

　　现在我们要把这个图片插值到9个像素：3*3

->AabB
acabcdbd
CcdD->

　　其中大写的字母代表原来的像素，小写字母代表插值得到的新像素。

　　想必看到这个图，大家心里已经有了这个算法了。

->ab=(A B)/2
cd=(C D)/2
ac=(A C)/2
bd=(B D)/2
abcd=(ab cd)/2＝(A B C D)/4->

　　推导：

->ab=A (B-A)/2
cd=C (D-C)/2
...->

　　很简单，对吧，先从一个方向把只涉及两个原始像素的新像素算出来。我们这里假定先计算水平方向。而在算垂直方向的插值的时候，因为ab和cd已经在前面算好了，所以abcd的计算也和计算ac和bd没有任何区别了。

　　有可能为有朋友已经想到把原来的图像插值到4*4或5*5的方法了。

->Aab1ab2B
ac1ab1cd11ab2cd21bd1
ac2ab1cd12ab2cd22bd2
Ccd1cd2D->

　　推导：

->ab1=A (B-A)*1/3
ab2=A (B-A)*2/3=ab1 (B-A)/3
cd1=C (D-C)*1/3
cd1=C (D-C)*2/3=cd1 (D-C)/3
...->

　　以A和B为例，先求出原始像素的差(A-B)再算出每一步的递增量(A-B)/3；然后每一个新的点就是在前面那个点的值加上这个递增量就是了。

　　这里我们假设A=100,B=255放大倍率为3，水平方向插值；先计算出原始像素的差：(B-A)=255-100=155

　　再计算出水平方向每一步的递增量：(A-B)/3＝155/3=51.7

　　这里我们用一个变量DRt来记录这个递增量（这里只用红色来做例子）

->ab1=A DRt=100 51.7=151
ab2=ab1 DRt=151 51.7=202->

　　好了，其实二次线性算法就是这么一个东西，并不复杂。或许有写朋友会对于我给出的代码产生疑问。很简单的一个算法为什么要写这么多代码。

　　其实答案很简单：为了提高速度。

　　在VB中“ ”和“-”永远是最快的，“*”要比“/”和“/”快。不论是什么类型的变量都是这样的。

　　下面再来分析一下我的程序。

　　在我的程序中把两个方向的插值分解成了两个单独的部分。

　　先把

->AB
CD->

　　变成：

->Aab1...abNB
Ccd1...cdND->

　　再变成：

->Aab1...abNB
ac1.............db1
..................
acN..............bdN
Ccd1...cdND->

　　这两个方向的插值算法完全相同

　　而Xratio和Yratio这两个变量则用来记录水平方向和垂直方向的放大倍率。所以这个过程也能够让图像缩放不按照原始的纵横比进行。

　　好了，将这个模块和全局变量添加到上次建立的工程模块中。

　　把按钮中的代码改成：

->subcommand1_click()
　Withpicture1
　　.ScaleMode=3
　　.BorderStyle=0
　　DibGet.hdc,0,0,.scalewidth,.scaleheight
　　ZoomImage,.scalewidth*2,.scaleheight*2
　EndWith
　picture2.AutoRedraw=True
　DibPutpicture2.hdc
　picture2.refresh
endsub->

　　图像是否已经放大到原来的两倍了呢？速度不算很慢吧？

　　什么？很慢？先编译成EXE再运行吧。下面是效果图：

　　原图：

->->

　　二次线性插值放大5倍：

->->

　　关于二次线性插值就说到这里了->

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