图像处理之下采样

下采样

下采样(subsampled)或降采样(downsampled))的目的有:

1、使得图像符合显示区域的大小;
2、生成对应图像的缩略图;
3、处理大型图像减少运算量。

下采样实现

两种方式:
方法一,for循环隔行隔列循环遍历每一个像素点

%读入图像进行下采样
%两种方法用时只需将对应方法注释掉其中一个即可
clear all;
close all;
clc;
img = imread('F:\MATLAB2017b\AMOutputResults\lena.jpg');
% n为下采样倍数
n = 2;
img = rgb2gray(img);
[h w] = size(img);
L =1;
R = 1;
%对图像进行下采样
tic;
img_down = zeros(256,256);

% %方法一循环遍历每一个像素点,j为行,i表示列
% for j = 1:n:h
%     for i = 1:n:w
%         img_down(L, R) = img(j,i);
%         R = R+1;
%     end
%     L = L+1;
%     R = 1;
% end
toc;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%tic;

方法二,矩阵隔行隔列复制
其实道理也是一样的不过代码更短一些,在程序中间加了tic,toc来计时间,

%%方法二矩阵隔行隔列赋值
%img_down = img(1:n:512,1:n:512);
%toc;
imshowpair(img,(uint8(img_down)),'montage');

发现方法一:时间已过 0.002278 秒。方法二大概:时间已过 0.000293 秒。。。
第二种方法比第一种for循环快了将近10倍。可见在大型图片下采样时还是尽量避免for嵌套循环,转而用矩阵向量的计算方式,这样会省不少时间 。

DCT域下采样算法

在传统的图像,视频的后处理阶段,一般会涉及到图像大小的缩放问题。这样的操作是为了适配不同屏幕分辨率的大小。例如,对于高档相机拍摄的照片,一般都很大,而要在普通显示器上显示,则要在解码图像数据之后再做缩小操作才能显示到屏幕上。对于手机屏幕,更是如此。那么,能否在图像解码的过程中实现图片的缩小?

通过在视频解码中使用频域下采样技术,我们在400M主频的手机上实现了720p的流畅解码,在400M主频的CPU上实现了1080p的视频解码,但不是很流畅。

1、DCT频率域下采样算法

% 根据Dugad方法实现
%程序作者: celery.chen@yahoo.com.cn
%2010-10-12

I=imread('456.png');
I=rgb2gray(I);
figure(1);
imshow(I);
[width,height] = size(I);
block_size_x = 8;
block_size_y = 8;
x_block_num = width/block_size_x;
y_block_num = height/block_size_y;


z_dst = zeros(width/2,height/2);

pfun1 = @dct2;

I_freq = blkproc(I,[8 8],pfun1);


for i = 1: x_block_num
    for j = 1 : y_block_num
        
        P = I_freq((i-1)*8+1:(i-1)*8+4,(j-1)*8+1:(j-1)*8+4);
        P = P/2.0;
        z_dst( (i-1)*4 +1 : (i-1)*4 +4, (j-1)*4 +1 : (j-1)*4 +4) = P;  
     
    end
 end

pfun2 = @idct2;

J = blkproc(z_dst,[4 4],pfun2);
J = uint8(round(J));
figure(2);
imshow(J);

2、DCT频域下采样算法

% dct频率域下采样算法,根据下面论文提到的算法实现
% 一种高效的DCT域图像下采样方法 中国图像图形学报 2005年4月
%程序作者: celery.chen@yahoo.com.cn ,2010-10
clc;
clear;
I=imread('456.png');
I=rgb2gray(I);
figure(1);
imshow(I);
[width,height] = size(I);
block_size_x = 8*2;
block_size_y = 8*2;
x_block_num = width/block_size_x;
y_block_num = height/block_size_y;


C16 = dctmtx(16);

 C16LL = C16(1:8,1:8);
 C16LH = C16(1:8,9:16);
 C16HL = C16(9:16,1:8);
 C16HH = C16(9:16,9:16);
 
 C8 = dctmtx(8);
 
 P = C16LL*C8';
 P = P/sqrt(2);
  
 Q = C16LH*C8';
 Q = Q/sqrt(2);
 
  E = (P + Q)/2;
  F = (P - Q)/2;



z_dst = zeros(width/2,height/2);

pfun1 = @dct2;

I_freq = blkproc(I,[8 8],pfun1);


for i = 1: x_block_num
    for j = 1 : y_block_num
        
        X1 = I_freq((i-1)*16+1:(i-1)*16+8,(j-1)*16+1:(j-1)*16+8);
                X2 = I_freq((i-1)*16+1:(i-1)*16+8,(j-1)*16+9:(j-1)*16+16);
                
                X3 = I_freq((i-1)*16+9:(i-1)*16+16,(j-1)*16+1:(j-1)*16+8);
                X4 = I_freq((i-1)*16+9:(i-1)*16+16,(j-1)*16+9:(j-1)*16+16);        
                
                
                A  = E*(X1+X3)+F*(X1-X3);
                B  = E*(X2+X4)+F*(X2-X4);
                
                XLL = (A + B) * E' + (A - B) * F';

        z_dst( (i-1)*8 +1 : (i-1)*8 +8, (j-1)*8 +1 : (j-1)*8 +8) = XLL;  
     
    end
 end

pfun2 = @idct2;

J = blkproc(z_dst,[8 8],pfun2);
J = uint8(round(J));
figure(2);
imshow(J);

参考文章-视频图像处理中的频域下采样技术

最后修改:2020 年 07 月 07 日
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