專利名稱：一種基于方向的色平面插值方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于方向的色平面插值方法。
背景技術(shù)：
隨著公安刑偵技術(shù)的發(fā)展，掌紋識別方法已經(jīng)成為痕跡鑒定的一種重要手段，活體掌紋采技術(shù)和集設(shè)備是其中不可缺少部分。掌紋圖像大，對清晰度要求高(一般>500DPI)，且為灰度圖像。目前市場上高像素(一般> 10M)單色圖像傳感器多為專用儀器而生產(chǎn)設(shè)計，價格非常高昂，不適合用于掌紋采集儀中。由于市場規(guī)模大，彩色傳感器具有價格低廉，獲取方便的特點(diǎn)，是掌紋儀產(chǎn)品的理想選擇。用單色光照明(如綠色)，將與照明光對應(yīng)的顏色值作為該像素的灰度值，即可獲得掌紋圖像的灰度圖。然而，市場上的彩色圖像傳感器并不是每個像素都具有RGB三色傳感單元，大多彩色傳感器采用Bayer Pattern排列方式(見

圖1)。彩色圖像傳感器每個像素只有一種顏色傳感單元，要獲得該像 素點(diǎn)其他顏色的值，必須根據(jù)該點(diǎn)周圍已有的顏色值進(jìn)行計算，即插值。目前，最常見的插值方法有最近鄰插值、中值插值、均值插值和雙線性插值等。這些方法用最近像素的值填充當(dāng)前像素，或用周圍像素值的均值、中值和加權(quán)均值來填充當(dāng)前像素。這幾種方法不能有效地保持圖像中的細(xì)節(jié)，特別是使圖像中的邊緣變得模糊。利用圖像中的方向信息對像素點(diǎn)進(jìn)行插值，提高圖像中邊緣的質(zhì)量，可以改進(jìn)圖
像質(zhì)量。R.H.Hibbard方法(見圖2)通過計算比較x,y兩個方向的梯度,確定圖像中的邊緣及方向，從而進(jìn)行插值。R.H.Hibbard的方法簡單，被廣泛采用。但該方法只有當(dāng)邊緣方向接近X方向或Y方向時，邊緣得到較好恢復(fù)。該方法存在以下問題:(I)對于偏離X方向或y方向，特別是邊緣方向接近45度的邊緣，清晰度下降。(2)該方法對于弱邊緣不進(jìn)行處理，因此對于與圖像中的細(xì)節(jié)信息損失較多。(3)由于邊緣的判斷在待插值像素的4鄰域，噪聲會嚴(yán)重影響邊緣的可靠性。(4)在實(shí)際應(yīng)用中判斷方向的閾值與圖像的關(guān)聯(lián)比較大，難以確定最合適的值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于方向的色平面插值方法，本發(fā)明擬解決問題如下:(I)更加準(zhǔn)確描述邊緣的方向，能夠?qū)Σ煌较虻倪吘壎加泻玫牟逯敌Ч?2)能夠較好抑制圖像中的噪聲。(3)擴(kuò)大參考點(diǎn)的范圍，提高插值的準(zhǔn)確性。(4)能夠?qū)θ踹吘壐鶕?jù)方向進(jìn)行有效插值。本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
一種基于方向的色平面插值方法，其特征在于，本發(fā)明的基本過程:(I)以待插值點(diǎn)為中心,取7x7的方塊區(qū)域,分別計算X, y, x-y, y-x方向的梯度；(2)將360度分為24個區(qū)域，根據(jù)(I)中計算的梯度，估計待插點(diǎn)在色平面中的方向，并映到24個區(qū)域中某一個區(qū)域；(3)根據(jù)方向，計算方向直線在圖像柵格線上交點(diǎn)的位置；(4)用線性插值法計算出交點(diǎn)的數(shù)值:(5)利用交點(diǎn)的數(shù)值，采用加權(quán)法計算出所需插值點(diǎn)的像素值。根據(jù)上述方法的本發(fā)明，其特征還在于，步驟(I)中梯度的計算方式為:
權(quán)利要求
1.一種基于方向的色平面插值方法，其特征在于，本發(fā)明的基本過程: (1)以待插值點(diǎn)為中心，取7x7的方塊區(qū)域,分別計算X,Y，x-y, y_x方向的梯度； (2)將360度分為24個區(qū)域，根據(jù)(I)中計算的梯度，估計圖像中待插點(diǎn)在色平面中的方向，并映到24個區(qū)域中某一個區(qū)域； (3)根據(jù)方向，計算方向直線在圖像柵格線上交點(diǎn)的位置； (4)用線性插值法計算出交點(diǎn)的數(shù)值； (5)利用交點(diǎn)的數(shù)值，采用加權(quán)法計算出所需插值點(diǎn)的像素值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于方向的色平面插值方法，其特征還在于，步驟(I)中梯度的計算方式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于方向的色平面插值方法，其特征還在于，步驟(2)中確定待插入點(diǎn)在色平面中的方向，每個區(qū)域范圍為15度，區(qū)域k和k+12是對角，對于直線只要確定其中之一， 根據(jù)步驟(I)中計算的梯度，確定方向的方法如下: if (dx_y > dy_x)0 = cot-1 (dy/dx)；Else0 = 180-cot-1 (dy/dx)； 計算出e后，根據(jù)值的大小，映射到對應(yīng)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于方向的色平面插值方法，其特征還在于，計算方向線與圖像柵格的交點(diǎn)時，方向線的區(qū)域角度從區(qū)域I到12，分別以0,15,30,45,60,75,90,105,.120，135，150，165度確定方向直線，設(shè)圖中k為所計算的方向直線，則用單位長度表示像素之間的距離，用直線所在區(qū)域?qū)?yīng)的角計算k與刪格的交點(diǎn)ρ ，ρ2，ρ3，ρΓ，ρ2’，ρ3’與最近的兩個有數(shù)值的像素之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于方向的色平面插值方法，其特征還在于，根據(jù)pl，p2，p3，pl’，ρ2’，ρ3’與最近的兩個有數(shù)值的像素之間的距離，采用線性插值法計算出pi點(diǎn)得數(shù)值， 設(shè)Pi與Il像素得距離為xl，與12像素的距離為x2。則pi點(diǎn)的Ipi值為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于方向的色平面插值方法，其特征還在于，根據(jù)上述步驟計算的Pi點(diǎn)的值，根據(jù)Pi點(diǎn)距離所需插值點(diǎn)的遠(yuǎn)近取不同的權(quán)重值，pl(pl’)，p2(p2’)，p3(p3’ )的權(quán)重分別為3，2，I。
最后所得待插點(diǎn)(i，j)的值為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于方向的色平面插值方法，其特征在于，本發(fā)明的基本過程為以待插值點(diǎn)為中心，取7x7的方塊區(qū)域，分別計算x，y，x-y，y-x方向的梯度；將360度分為24個區(qū)域，根據(jù)計算的梯度值，估計出待插值點(diǎn)在該色平面中的方向，并將其映到24個區(qū)域中某一個區(qū)域；然后根據(jù)方向，計算方向直線在圖像柵格線上交點(diǎn)的位置，然后用線性插值法計算出交點(diǎn)的數(shù)值，最后利用交點(diǎn)的數(shù)值，采用加權(quán)法計算出色平面中所需插值點(diǎn)的像素值。本發(fā)明把邊緣的方向細(xì)分為24個(或12對)，提高方向的精細(xì)程度；采用兩次插值，先用線性插值計算方向直線上點(diǎn)的值，再用加權(quán)插值計算待插值點(diǎn)的值，提高了所計算像素值的準(zhǔn)確性。本發(fā)明更有效地恢復(fù)和保持圖像中的細(xì)節(jié)，圖像更清晰，分辨率更高。
文檔編號G06T7/00GK103236036SQ201310108828
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者林金龍, 朱健吾 申請人:北京開明智達(dá)科技有限責(zé)任公司深圳分公司