VB圖像處理之二次線性插值的應用

上次講到了用DIB方法來獲取圖像的像素。從這次開始將如果運用已經得到的像素來處理圖像。

　　圖像插值放大的方法有很多，最主要的有二次線性插值和三次線性插值這兩種。這次我把自己的程序中所用的二次線性插值的算法公布給大家，希望對各位要使用VB寫類似程序的朋友有所幫助。

　　程序中用到的API、數據類型、全局變量的定義請參考上一篇：《VB實現圖像在數據庫的存儲與顯示》

->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)'先從Y方向進行縮放處理，結果保存在此中間數組內
　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.Descr

　　簡單解釋一下關于二次線性插值算法。

　　（為了說明算法本身，我們只計算這個圖片的紅色分量，因為紅綠藍三種顏色的計算方法完全相同）

　　假設我們有一個很簡單的圖片，圖片只有4個像素（2*2）

->AB
CD->

　　現在我們要把這個圖片插值到9個像素：3*3

->AabB
acabcdbd
CcdD->

　　其中大寫的字母代表原來的像素，小寫字母代表插值得到的新像素。

　　想必看到這個圖，大家心里已經有了這個算法了。

->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->

　　推導：

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

　　很簡單，對吧，先從一個方向把只涉及兩個原始像素的新像素算出來。我們這里假定先計算水平方向。而在算垂直方向的插值的時候，因為ab和cd已經在前面算好了，所以abcd的計算也和計算ac和bd沒有任何區別了。

　　有可能為有朋友已經想到把原來的圖像插值到4*4或5*5的方法了。

->Aab1ab2B
ac1ab1cd11ab2cd21bd1
ac2ab1cd12ab2cd22bd2
Ccd1cd2D->

　　推導：

->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為例，先求出原始像素的差(A-B)再算出每一步的遞增量(A-B)/3；然后每一個新的點就是在前面那個點的值加上這個遞增量就是了。

　　這里我們假設A=100,B=255放大倍率為3，水平方向插值；先計算出原始像素的差：(B-A)=255-100=155

　　再計算出水平方向每一步的遞增量：(A-B)/3＝155/3=51.7

　　這里我們用一個變量DRt來記錄這個遞增量（這里只用紅色來做例子）

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

　　好了，其實二次線性算法就是這么一個東西，并不復雜?；蛟S有寫朋友會對于我給出的代碼產生疑問。很簡單的一個算法為什么要寫這么多代碼。

　　其實答案很簡單：為了提高速度。

　　在VB中“ ”和“-”永遠是最快的，“*”要比“/”和“/”快。不論是什么類型的變量都是這樣的。

　　下面再來分析一下我的程序。

　　在我的程序中把兩個方向的插值分解成了兩個單獨的部分。

　　先把

->AB
CD->

　　變成：

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

　　再變成：

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

　　這兩個方向的插值算法完全相同

　　而Xratio和Yratio這兩個變量則用來記錄水平方向和垂直方向的放大倍率。所以這個過程也能夠讓圖像縮放不按照原始的縱橫比進行。

　　好了，將這個模塊和全局變量添加到上次建立的工程模塊中。

　　把按鈕中的代碼改成：

->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->

　　圖像是否已經放大到原來的兩倍了呢？速度不算很慢吧？

　　什么？很慢？先編譯成EXE再運行吧。下面是效果圖：

　　原圖：

->->

　　二次線性插值放大5倍：

->->

　　關于二次線性插值就說到這里了->