0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

双线性插值算法的讲解

FPGA设计论坛 来源:FPGA设计论坛 作者:FPGA设计论坛 2022-09-19 10:25 次阅读

一、双线性插值概述

双线性插值作为OpenCV中默认使用的图像缩放算法,其效果和速度都是不错的。并且效果也比较稳定,计算复杂度并不算太高。我看了很多网上的算法,自己也没看太懂,下面是从网上找的双线性插值 算法的讲解。

“图像的双线性插值放大算法中,目标图像中新创造的象素值,是由源图像位置在它附近的2*2区域4个邻近象素的值通过加权平均计算得出的。双线性内插值算法放大后的图像质量较高,不会出现像素值不连续的的情况。然而此算法具有低通滤波器的性质,使高频分量受损,所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。”

二、双线性插值与最近邻插值对比

双线性插值算法和最近邻插值算法比较类似。在最近邻插值算法中,目标图像中的某个点(x,y)是去源图像中找最邻近的一个点(x0, y0)即可。目标图像中的点(x, y)对应于源图像中的点(x0',y0'),x0'、y0'很可能不是整数,而是小数,而最近邻插值算法是找其邻近整型值(int(x0'+0.5f),int(y0'+0.5f))(四舍五入处理)。

在双线性插值中,我们现在找x0', y0'所在位置旁边的四个点,再根据这四个点与(x0',y0')距离的关系得到权重值,最后计算出目标图像中(x,y)一点的像素值。

三、双线性插值算法实现

算法描述如下:

(1)计算源图像与目标图像宽与高的比例

w0 : 表示源图像的宽度

h0 : 表示源图像的高度

w1 : 表示目标图像的宽度

h1 : 表示目标图像的高度

float fw = float(w0-1)/(w1-1); //在FPGA实现中一般会进行四舍五入取整操作

float fh = float(h0-1)/(h1-1);

(2)针对目标图像的一个点(x, y),计算在源图像中的对应坐标,结果为浮点数。

float x0 = x * fw;

float y0 = y * fh;

int x1 = int(x0); //取整处理

int x2 = x1 + 1;

int y1 = int(y0);

int y2 = y1+1;

所求的源图像中的四个点坐标为(x1, y1) (x1, y2) (x2, y1) (x2,y2)

(3)求周围四个点所占的权重比值

如上图,

fx1 = x0 - x1;

fx2 = 1.0f - fx1;

fy1 = y0 - y1;

fy2 = 1.0f - fy1;

float s1 = fx1*fy1;

float s2 = fx2*fy1;

float s3 = fx2*fy2;

float s4 = fx1*fy2;

我们以value(坐标)来代表取得此点的坐标值,则:

value(x0,y0) = value(x2,y2)*s1+value(x1,y2)*s2+value(x1,y1)*s3+value(x2,y1)*s4;

如果 对上述运算不够明白 的话,可以这样来求。

我们先要求得(x0, y1) 和(x0,y2)的像素值。

则float value(x0,y1) = value(x1,y1)*fx2 + value(x2,y1)*fx1;

float value(x0,y2) = value(x1,y2)*fx2 + value(x2,y2)*fx1;

注释:离某点越近,离权重越大,故取其与1的差值。

float value(x0,y0) = value(x0,y1)*fy2 + value(x0,y2)*fy1;

验证后与上边公式一样。

(4)求得值后填充到目标图像上就可以了。

我的理解:算法概念理解相对容易,但是如何在FPGA上实现却需要考虑一些问题,在此提出大体构架,日后再具体实现

1、算法中的浮点数运算,能否简单的用四舍五入取整处理代替?

2、输入的数据可以先缓存到两块RAM内,RAM0和RAM1进行乒乓操作,

当RAM0缓存满一行数据时,算法模块可以读取RAM0数据进行操作,

同时,RAM1缓存第二行数据。

3、在操作过程中,单独的一行一行处理只能实现线性插值,也就是输出数据只跟一行输入数据有关,如何实现4个临近像素相关?

4、基于问题3,现有参考代码是先进行垂直插值再进行水平插值,垂直插值输出像素值和垂直插值权重,再将其作为输入,进行水平

线性插值运算,最终得到目标点像素值。

5、插值后的数据就可以进行后续操作最终输出到HDMI

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • FPGA
    +关注

    关注

    1628

    文章

    21711

    浏览量

    602759
  • 算法
    +关注

    关注

    23

    文章

    4606

    浏览量

    92774
  • 双线性
    +关注

    关注

    0

    文章

    7

    浏览量

    7001

原文标题:双线性插值算法公式分析及FPGA实现初步构架

文章出处:【微信号:gh_9d70b445f494,微信公众号:FPGA设计论坛】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    单线圈与双线圈电机的区别及应用解析

    电机作为一种广泛应用的机械设备,其种类和结构多种多样。在具体应用中,根据不同的需求,可以选择单线圈或双线圈电机。这两种电机在结构、性能、控制方式以及应用场景上存在显著差异。以下是对它们的详细解析
    的头像 发表于 12-04 17:48 196次阅读
    单线圈与<b class='flag-5'>双线</b>圈电机的区别及应用解析

    eda中常用的数据处理方法

    奠定基础。 数据清洗 缺失处理 数据集中的缺失是常见的问题。处理缺失的方法包括: 删除 :直接删除含有缺失的行或列。 填充 :用统计
    的头像 发表于 11-13 10:57 254次阅读

    双线分音和单线分音的区别

    双线分音和单线分音是音乐理论中的两种不同的音高表示方法。它们在音乐创作、演奏和理论分析中都有广泛的应用。 一、双线分音 概念 双线分音是指在五线谱上,用两条平行的线来表示音高的方法。这两条线可以
    的头像 发表于 08-23 10:43 625次阅读

    LM324N换成TL084CN无法得到正确的滤波曲线?为什么?

    LM324N换成TL084CN无法得到正确的滤波曲线? 所使用电路为全通KHN双线性滤波器电路 供电+-5V双电源 输入为200mVpk的白噪音 取输出/输入的响应 LM324曲线对了 但TL084变高通了(改变不同曲线 只要更换TL084都会变高通)
    发表于 08-15 07:56

    DAC39J84使用模式遇到的疑问求解

    我在使用DAC39J84这款芯片时,目前使用模式,使用8411模式,外部pll时钟输入2.4G;遇到的问题是在2模式下,配置芯片是有DAC输出信号的,但在是用4
    发表于 08-14 08:28

    数控系统常用的两种补功能有哪些

    ,通过数学方法计算出这些点之间的中间,以实现连续曲线的生成。在数控系统中,常用的两种补功能是线性补和圆弧补。 一、
    的头像 发表于 07-01 11:13 1531次阅读

    DSP C6000教学实验箱操作教程_数字图像处理:5-3 图像缩放

    缩放包含图像缩小和图像放大。常用的图像缩放算法有:最邻近双线性内插和双三次插值法。 最邻
    发表于 06-20 11:28

    请问esp32如何实现双线性配对?

    我想使用c语言编写的pbc库实现双线性配对,但是我不知道如何将其变成esp支持的组件运用在其中。
    发表于 06-12 07:03

    如何在labview FPGA端实现二维的功能?

    例如,现在有X,C,W三个,每一组(X.C)对应一个W,我拥有几组(X,C)和W的对应关系(即具体数值),我要根据未知的一组(X,C)来通过值得到W。其中X和C没有对应关系,请
    发表于 05-15 14:59

    FPGA图像处理之CLAHE算法线性差值

    对于最后一种情况,也就是位于中间白色区域的点,他需要进行双线性插值。可以看到整个点位于第四个block,所以他需要在第一个,第二个,第四个和第五个block上分别计算直方图均衡化的结果,和相应的权重。
    发表于 01-21 10:51 1801次阅读
    FPGA图像处理之CLAHE<b class='flag-5'>算法</b>的<b class='flag-5'>线性</b>差值

    LDO线性稳压器电路图讲解

    LDO线性稳压器电路图讲解
    的头像 发表于 01-19 10:26 752次阅读
    LDO<b class='flag-5'>线性</b>稳压器电路图<b class='flag-5'>讲解</b>

    ADI362如何得到线性加速度的

    我看到ST公司的加速度传感器,可以同时输出普通含有重力加速度的以及滤波过后的线性加速度。请问使用ADI362可以得到同样的各个轴的线性加速度
    发表于 01-01 06:56

    请问ADE7953的IRMSA和VRMS寄存器输出线性的还是非线性的?

    请问ADE7953的IRMSA和VRMS寄存器输出线性的还是非线性的?或者是在某些区间是线性的而某些
    发表于 12-26 07:01

    什么是线性插值?一维线性插值双线性插值在BMS开发中的应用

    线性插值法(linear interpolation),是指使用连接两个已知量的直线来确定在这两个已知量之间的一个未知量的的方法。
    的头像 发表于 12-24 10:44 1w次阅读
    什么是<b class='flag-5'>线性插值</b>?一维<b class='flag-5'>线性插值</b>和<b class='flag-5'>双线性插值</b>在BMS开发中的应用

    AD9866内部的DAC包含滤波器,ADC包含三阶可编程低通滤波器,两个滤波器的相位特性是怎样的?

    AD9866内部的DAC包含滤波器,ADC包含三阶可编程低通滤波器。 请问这两个滤波器的相位特性是怎样的?是线性的吗? 多谢各位啦
    发表于 12-18 07:49