計算攝影學 Final Project 影像縮放內插法 on MFC 介面

計算攝影學 Final Project 影像縮放內插法 on MFC介面

Outline • Project 說明 • 最近相鄰內插法(nearest-neighbor interpolation) • 立方內插法(cubic interpolation) • 線性內插法(linear interpolation) • MFC介面簡介 • 速度分析比較 • DEMO • 應用

Project 說明 • 由程式載入一張256x256的影像，再由外部輸入任意一個倍數的長寬大小，將原圖依照輸入比例放大或縮小，放大縮小的演算法分別使用Linear與cubic的內插，並且比較花費時間與影像品質。

Project 說明 • 程式在得知輸入的放大或縮小倍數後，要先利用迴圈算出輸出影像每個pixels所對應到原始影像上的位置，由於放大或是縮小不一定是整數倍，所以算出的位置可能會有小數點，因此依照下面不同的演算法，以不同的參考點與權重來求得輸出影像點pixels的數值。

256256 MM (X’,Y’) (X,Y) 放大 NN 256256 縮小 Project 說明 • 例如:下圖放大MxM後的(X,Y)點，可以經過運算後對應到原圖256x256上的(X’,Y’)座標。

最近相鄰內插法(nearest-neighbor interpolation) • 最近相鄰內插法(nearest-neighbor interpolation) • 定義 • 從目的影像推回原始影像時，產生像素無值的情況 • 藉由四個相鄰近的點來求出新值 • 作法 • 選擇一個最接近距離整數位置的像素填上

最近相鄰內插法(nearest-neighbor interpolation) • 若與多個鄰近點距離相同 • 任選其一為其像素值 • 將非整數座標四捨五入後取該點像素值 • 改變距離的計算方式

立方內插法(cubic interpolation) 1-D立方內插法是參考最近的四個點為參考點，依照所算出的x'座標與四點的距離關係依照R3(u)得到權重，再將權重分別乘以參考點數值相加，即可算出。而權重的算法會因為距離不同，而有不同的算法。

線性內插法(linear interpolation) 1-D線性內插法是參考最近的兩個點為參考點，依照所算出的F座標與兩點的距離關係得到權重，再將權重分別乘以參考點數值相加，即可算出。

MFC類別函式庫 • MFC類別函式庫 • MFC(Microsoft Foundation Class Library)是一套整合在VC++中供開發視窗程式用的類別函式庫，提供了豐富的類別函式供程式設計師來開發各類的視窗應用程式。

MFC類別函式庫 • 使用MFC開發視窗程式的優點 • 一、程式架構簡單 • 二、各類別功能涵蓋範圍廣 • 三、簡化使用Windows API來開發程式的難度

MFC類別函式庫 • 視窗程式開發兩種架構 • 一、使用Windows API • 二、使用MFC • 使用MFC來開發程式比較簡單，並且在MFC程式中亦可直接呼叫使用Windows API中的函式。 • 不過在程式的執行效能上，使用Windows API所開發出的程式在執行速度上則會比較快，對於講求執行速度的程式，如遊戲程式，通常會以Windows API來做為程式開發的基礎。 Windows API MFC 應用程式

結果比較 內插演算法花費時間比較表 (時間不包括載入原始影像與輸出影像，只有演算法部分)

結果比較 1-D linear interpolation(線性內插法)

結果比較 1-D cubic interpolation(立方內插法) 1-D cubic interpolation影像較圓滑，鋸齒狀沒那麼明顯

結果比較 nearest-neighbor interpolation(鄰近內插法)

結果比較 cubic linear nearest

DEMO 連結 DEMO影片 http://www.youtube.com/watch?v=kzGDtwHLd38

應用The Laplacian Pyramid as a CompactImage Code • The encoding process is equivalent to sampling the image with Laplacian operators of many scales. • Thus, the code tends to enhance • salient image features. P. Burt and T. Adelson. The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code. IEEE Transactions on Communication, COM-31:532–540, 1983.

應用The Laplacian Pyramid as a CompactImage Code P. Burt and T. Adelson. The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code. IEEE Transactions on Communication, COM-31:532–540, 1983.

應用The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code 可以簡化影像融合時的運算，只須對金字塔中每一層的資訊利用簡單的混和係數進行縫合，就可以經由重建過程中使用的濾波器擴大效應 P. Burt and T. Adelson. The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code. IEEE Transactions on Communication, COM-31:532–540, 1983.

應用加快運算時間如:Laplacian Pyramid Ref:1983_IEEE_The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code 影像品質提升如:Bilsteral Grid Ref:2007_ACM_Real-time Edge-Aware Image Processing with the Bilateral Grid 影像細節保留 Ref :2007_ACM_Detail preserving shape deformation in image editing

The End

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