MATLAB 中的最近邻插值算法

Question

我正在尝试编写自己的函数，通过使用最近邻插值算法来放大输入图像。不好的部分是我能够看到它是如何工作的，但无法找到算法本身。我将不胜感激任何帮助。

以下是我尝试将输入图像放大 2 倍的方法：

function output = nearest(input)
[x,y]=size(input);
output = repmat(uint8(0),x*2,y*2);
[newwidth,newheight]=size(output);
for i=1:y
    for j=1:x
        xloc = round ((j * (newwidth+1)) / (x+1));
        yloc = round ((i * (newheight+1)) / (y+1));
        output(xloc,yloc) = input(j,i);
    end
end

这是之后的输出 标记的建议

Answer 1

不久前我浏览了代码 imresize 函数在 MATLAB 图像处理工具箱 为图像的最近邻插值创建简化版本。以下是它将如何应用于您的问题：

%# Initializations:

scale = [2 2];              %# The resolution scale factors: [rows columns]
oldSize = size(inputImage);                   %# Get the size of your image
newSize = max(floor(scale.*oldSize(1:2)),1);  %# Compute the new image size

%# Compute an upsampled set of indices:

rowIndex = min(round(((1:newSize(1))-0.5)./scale(1)+0.5),oldSize(1));
colIndex = min(round(((1:newSize(2))-0.5)./scale(2)+0.5),oldSize(2));

%# Index old image to get new image:

outputImage = inputImage(rowIndex,colIndex,:);

另一种选择是使用内置的 interp2 函数，尽管您在评论之一中提到不想使用内置函数。

编辑：解释

如果有人感兴趣，我想我会解释上面的解决方案是如何工作的......

newSize = max(floor(scale.*oldSize(1:2)),1);

首先，要获得新的行和列大小，请将旧的行和列大小乘以比例因子。该结果向下舍入为最接近的整数 floor. 。如果比例因子小于 1，您最终可能会遇到一种奇怪的情况，即其中一个大小值为 0，这就是调用 max 是否可以将小于 1 的值替换为 1。

rowIndex = min(round(((1:newSize(1))-0.5)./scale(1)+0.5),oldSize(1));
colIndex = min(round(((1:newSize(2))-0.5)./scale(2)+0.5),oldSize(2));

接下来，为行和列计算一组新的索引。首先，计算上采样图像的一组索引： 1:newSize(...). 。每个图像像素被认为具有给定的宽度，例如像素 1 的宽度从 0 到 1，像素 2 的宽度从 1 到 2，等等。因此，像素的“坐标”被视为中心，这就是从索引中减去 0.5 的原因。然后将这些坐标除以比例因子，得到原始图像的一组像素中心坐标，然后将其添加 0.5 并四舍五入以获得原始图像的一组整数索引。致电给 min 确保这些索引都不大于原始图像大小 oldSize(...).

outputImage = inputImage(rowIndex,colIndex,:);

最后，通过简单地索引原始图像来创建新的上采样图像。

Answer 2

这个答案比试图简洁和高效更具解释性。我认为 诺维斯的解决方案在这方面是最好的。如果您想了解它是如何工作的，请继续阅读...

现在您的代码的问题是您正在将输入图像的位置映射到输出图像，这就是您得到的原因 参差不齐的 输出。考虑一个输入图像全白而输出初始化为黑色的示例，我们得到以下结果：

你应该做的是相反的（从输出到输入）。为了说明这一点，请考虑以下符号：

1           c         1                 scaleC*c
+-----------+ 1       +----------------------+ 1
|    |      |         |        |             |
|----o      |   <===  |        |             |
|  (ii,jj)  |         |--------o             |
+-----------+ r       |      (i,j)           |
  inputImage          |                      |
                      |                      |
                      +----------------------+ scaleR*r
                            ouputImage

Note: I am using matrix notation (row/col), so:
  i ranges on [1,scaleR*r] , and j on [1,scaleC*c]
  and ii on [1,r], jj on [1,c]

这个想法是对于每个位置 (i,j) 在输出图像中，我们希望将其映射到输入图像坐标中“最近”的位置。由于这是一个简单的映射，我们使用映射给定的公式 x 到 y （给定所有其他参数）：

 x-minX      y-minY
--------- = ---------
maxX-minX   maxY-minY

在我们的例子中， x 是个 i/j 协调和 y 是个 ii/jj 协调。因此，将每一个替换为：

jj = (j-1)*(c-1)/(scaleC*c-1) + 1
ii = (i-1)*(r-1)/(scaleR*r-1) + 1

将各个部分放在一起，我们得到以下代码：

% read a sample image
inputI = imread('coins.png');
[r,c] = size(inputI);
scale = [2 2];        % you could scale each dimension differently

outputI = zeros(scale(1)*r,scale(2)*c, class(inputI));

for i=1:scale(1)*r
    for j=1:scale(2)*c
        % map from output image location to input image location
        ii = round( (i-1)*(r-1)/(scale(1)*r-1)+1 );
        jj = round( (j-1)*(c-1)/(scale(2)*c-1)+1 );

        % assign value
        outputI(i,j) = inputI(ii,jj);
    end
end

figure(1), imshow(inputI)
figure(2), imshow(outputI)

Answer 3

MATLAB 已经为您完成了。使用 调整大小:

output = imresize(input,size(input)*2,'nearest');

或者如果你想同等地缩放 x 和 y，

output = imresize(input,2,'nearest');

Answer 4

您只需要一个更通用的公式来计算 xloc 和 yloc。

xloc = (j * (newwidth+1)) / (x+1);
yloc = (i * (newheight+1)) / (y+1);

这假设您的变量对于乘法结果有足够的范围。