缩放方法

---

在本教程中，我们将正式介绍缩放简介教程中介绍的三种缩放方法。

方法

• 像素复制或（最近邻插值）
• 零阶保持法
• 缩放K倍

每种方法都有自己的优点和缺点。我们将从讨论像素复制开始。

方法一：像素复制：

介绍：

它也称为最近邻插值。顾名思义，在这种方法中，我们只是复制相邻像素。正如我们在采样教程中已经讨论过的，缩放只不过是增加样本或像素的数量。该算法的工作原理相同。

在职的：

在这种方法中，我们从已经给定的像素创建新的像素。在此方法中，每个像素按行和列复制 n 次，然后您就得到了缩放图像。就这么简单。

例如：

如果您有 2 行 2 列的图像，并且想要使用像素复制将其缩放两倍或 2 倍，请参阅此处的操作方法。

为了更好地理解，图像以具有图像像素值的矩阵形式呈现。

上图有两行两列，我们首先按行缩放它。

逐行缩放：

当我们逐行缩放时，我们只需简单地将行像素复制到其相邻的新单元格。

这是如何完成的。

正如您在上面的矩阵中看到的那样，每个像素在行中复制两次。

列大小缩放：

下一步是按列复制每个像素，我们将简单地将列像素复制到其相邻的新列或简单地在其下方。

这是如何完成的。

新图像尺寸：

从上面的例子可以看出，2行2列的原始图像经过缩放后变成了4行4列。这意味着新图像的尺寸为

（原始图像行 * 缩放系数，原始图像列 * 缩放系数）

优点和缺点：

这种缩放技术的优点之一是非常简单。您只需复制像素即可。

这种技术的缺点是图像被放大但输出非常模糊。随着变焦倍数的增加，图像变得越来越模糊。这最终会导致图像完全模糊。

方法二：零阶保持

介绍

零阶保持法是另一种变焦方法。它也称为缩放两次。因为它只能变焦两倍。我们将在下面的示例中了解为什么这样做。

在职的

在零阶保持方法中，我们分别从行中选取两个相邻元素，然后将它们相加并将结果除以二，并将它们的结果放在这两个元素之间。我们首先按行进行此操作，然后按列进行此操作。

例如

让我们拍摄一张 2 行 2 列尺寸的图像，并使用零阶保持将其缩放两倍。

首先，我们将按行缩放，然后按列缩放。

逐行缩放

当我们取前两个数字：(2 + 1) = 3，然后将其除以 2 时，我们得到 1.5，近似于 1。在第 2 行中应用相同的方法。

按列缩放

我们取两个相邻的列像素值，即 1 和 3。我们将它们相加并得到 4。然后将 4 除以 2，得到放置在它们之间的 2。所有列均应用相同的方法。

新图像尺寸

正如您所看到的，新图像的尺寸为 3 x 3，而原始图像尺寸为 2 x 2。因此，这意味着新图像的尺寸基于以下公式

(2(行数) - 1) X (2(列数) - 1)

优点和缺点。

这种缩放技术的优点之一是，与最近邻插值方法相比，它不会产生模糊的图像。但它也有一个缺点，就是只能运行在2的幂上。可以在这里演示。

两次缩放背后的原因：

考虑上面 2 行 2 列的图像。如果我们必须将其放大6倍，使用零阶保持方法，我们就无法做到。正如公式向我们展示的那样。

只能放大2的2、4、8、16、32等次方。

即使你尝试缩放它，你也不能。因为一开始当您将其缩放两次时，结果将与尺寸等于 3x3 的按列缩放中所示的相同。然后再次缩放，您将获得等于 5 x 5 的尺寸。现在，如果您再次执行此操作，您将获得等于 9 x 9 的尺寸。

而根据你的公式，答案应该是 11x11。(6(2) - 1) X (6(2) - 1) 得出 11 x 11。

方法三：K倍缩放

介绍：

K倍是我们要讨论的第三种缩放方法。它是迄今为止讨论的最完美的缩放算法之一。它解决了两倍缩放和像素复制的挑战。该缩放算法中的K代表缩放因子。

在职的：

它是这样工作的。

首先，您必须像缩放两次一样获取两个相邻像素。然后你必须用较大的值减去较小的值。我们将此称为输出 (OP)。

将输出（OP）除以缩放系数（K）。现在您必须将结果与较小的值相加，并将结果放在这两个值之间。

再次将值 OP 添加到您刚刚输入的值中，并将其再次放置在之前输入的值旁边。你必须这样做，直到你将 k-1 值放入其中。

对所有行和列重复相同的步骤，您将获得缩放的图像。

例如：

假设您有一个 2 行 3 列的图像，如下所示。而且还得把它放大三三倍。

本例中的 K 为 3。K = 3。

应插入的值的数量为 k-1 = 3-1 = 2。

逐行缩放

取前两个相邻像素。分别是 15 和 30。

30 减 15。30-15 = 15。

将 15 除以 k。15/k = 15/3 = 5。我们称之为OP。（其中op只是一个名称）

将 OP 添加到较低的数字。15 + OP = 15 + 5 = 20。

再次将 OP 添加到 20。20 + OP = 20 + 5 = 25。

我们这样做了 2 次，因为我们必须插入 k-1 个值。

现在对接下来的两个相邻像素重复此步骤。它显示在第一个表中。

插入值后，必须按升序对插入的值进行排序，以便它们之间保持对称。

如第二张表所示

表格1。

表 2.

按列缩放

必须按列执行相同的过程。该过程包括获取两个相邻的像素值，然后从较大的像素值中减去较小的像素值。然后，你必须将它除以 k。将结果存储为 OP。将 OP 添加到较小的值，然后再次将 OP 添加到第一次添加 OP 时出现的值。插入新值。

这就是你在这一切之后得到的。

新图像尺寸

计算新图像尺寸公式的最佳方法是比较原始图像和最终图像的尺寸。原始图像的尺寸为 2 X 3。新图像的尺寸为 4 x 7。

公式为：

(K (行数减 1) + 1) X (K (列数减 1) + 1)

的优点和缺点

k 倍缩放算法的明显优势之一是它能够计算任何因素的缩放，这是像素复制算法的强大功能，而且它还提供了改进的结果（更少模糊），这是零阶保持方法的强大功能。因此它包含了两种算法的力量。

该算法唯一的困难是最后必须进行排序，这是一个额外的步骤，从而增加了计算成本。