16位数据双线性插值的Java错误

Question

我在对 16 位数据使用双线性插值时遇到问题。我有两个图像，origImage 和 displayImage。我想使用 AffineTransformOp 通过 AffineTransform 将 origImage 过滤为 displayImage ，这是显示区域的大小。 origImage 的类型为 BufferedImage.TYPE_USHORT_GRAY，并具有 sun.awt.image.ShortInterleavedRaster 类型的栅格。这是我现在的代码

displayImage = new BufferedImage(getWidth(), getHeight(), origImage.getType());
try {
    op = new AffineTransformOp(atx, AffineTransformOp.TYPE_BILINEAR);
    op.filter(origImage, displayImage);
}
catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

为了显示错误，我创建了 2 个渐变图像。一个具有 15 位范围内的值（最大值为 32767），一个具有 16 位范围内的值（最大值为 65535）。下面是两张图

15 位图像

16 位图像

这两个图像以相同的方式创建并且看起来应该相同，但请注意横跨 16 位图像中间的线。起初我认为这是一个溢出问题，但奇怪的是它出现在渐变的中心而不是像素值较高的末端。另外，如果是溢出问题，我会怀疑 15 位图像也会受到影响。

对此的任何帮助将不胜感激。

我只是想知道为什么没有人回答，我是否提供了足够的信息？需要更多信息吗？

下面是我用来生成 AffineTransform 的代码。所有引用的变量都是根据用户输入（鼠标移动）计算得出的，并且应该是正确的（包括我自己在内的很多人都对其进行了测试）。希望这可以帮助解决错误。

AffineTransform panTranslate = new AffineTransform();
panTranslate.translate(imagePanOffset.x, imagePanOffset.y);

AffineTransform rotateCenterTranslate = new AffineTransform();
rotateCenterTranslate.translate(imageRotateCTR.x, imageRotateCTR.y);
AffineTransform rotateTransform = new AffineTransform();
rotateTransform.rotate(Math.toRadians(rotateValue));
AffineTransform rotateAntiCenterTranslate = new AffineTransform();
rotateAntiCenterTranslate.translate(-imageRotateCTR.x, -imageRotateCTR.y);

AffineTransform translateTransform = new AffineTransform();
translateTransform.translate(imageMagOffset.x, imageMagOffset.y);

AffineTransform flipMatrixTransform = new AffineTransform();

switch (flipState) {
    case ENV.FLIP_NORMAL: // NORMAL
        break;

    case ENV.FLIP_TOP_BOTTOM: // FLIP
        flipMatrixTransform.scale(1.0, -1.0);
        flipMatrixTransform.translate(0.0, -h);
        break;

    case ENV.FLIP_LEFT_RIGHT: // MIRROR
        flipMatrixTransform.scale(-1.0, 1.0);
        flipMatrixTransform.translate(-w, 0.0);
        break;

    case ENV.FLIP_TOP_BOTTOM_LEFT_RIGHT: // FLIP+MIRROR
        flipMatrixTransform.scale(-1.0, -1.0);
        flipMatrixTransform.translate(-w, -h);
        break;
}

scaleTransform = new AffineTransform();
scaleTransform.scale(magFactor, magFactor);

AffineTransform atx = new AffineTransform();
atx.concatenate(panTranslate);
atx.concatenate(rotateCenterTranslate);
atx.concatenate(rotateTransform);
atx.concatenate(rotateAntiCenterTranslate);
atx.concatenate(translateTransform);
atx.concatenate(flipMatrixTransform);
atx.concatenate(scaleTransform);

我仍然不知道这里发生了什么。我真的很感激可以提供的任何帮助。我还附上了我遇到的真实图像中发生的错误示例，以供更多参考。

这是手部 X 光片中发生的错误

这是一个放大版本，重点放在拇指和食指之间的区域。

再次注意该错误不会出现在极白的区域，而是出现在动态范围中间的值上，就像在渐变图像中一样。

我发现了更多信息。我正在调整一些转换，发现如果我只是通过单位矩阵进行过滤，则不会发生该错误。如果我翻译一个整数，它也不会发生。如果我翻译一个非整数量，它确实会发生。如果我缩放 1 以外的任何数量（整数或非整数），也会发生这种情况。希望这会有所帮助。

经过更多试验，该错误肯定会在最大强度一半 (65535/2 = 32767.5) 之间的边界像素处出现。它也只发生在这个值上。我希望这可能有助于诊断！

应 AlBlue 的要求，这里的代码完全独立于我的应用程序，它可以生成错误。请注意，在原始帖子中，我包含了使用以下代码生成的图像渐变，但是我放大了其中一个渐变以更好地显示效果。您应该在 0.5 转换后的图像上看到四次效果，而不是在其他两个图像中的任何一个上。另请注意，在缩放除 1 以外的任何数量时都会出现此错误。只需将 AffineTransform.getTranslateInstance() 替换为 AffineTransform.getScaleInstance(0.9, 0.9) 即可查看该错误。

private static class MyJPanel extends JPanel {
    BufferedImage displayImage = null;
    public MyJPanel(double translateValue) {
        super();
        BufferedImage bi = new BufferedImage(1024, 1024, BufferedImage.TYPE_USHORT_GRAY);

        int dataRange = (int)Math.pow(2, 16);
        double step = dataRange/(bi.getRaster().getDataBuffer().getSize()/4.0);
        double value = 0;
        for (int i=0; i<bi.getRaster().getDataBuffer().getSize(); i++) {
            bi.getRaster().getDataBuffer().setElem(i, (int)value);
            if (value >= dataRange)
                value = 0;
            else
                value += step;
        }
        displayImage = new BufferedImage(bi.getWidth(), bi.getHeight(), bi.getType());
        AffineTransform tx = AffineTransform.getTranslateInstance(translateValue, translateValue);
        AffineTransformOp op = new AffineTransformOp(tx, AffineTransformOp.TYPE_BILINEAR);
        op.filter(bi, displayImage);
    }

    public void paint(Graphics g) {
        super.paint(g);
        g.drawImage(displayImage, 0, 0, this);
    }
}

private static void showDisplayError() {
    JDialog dialog1 = new JDialog();
    dialog1.setTitle("No Translation");
    MyJPanel panel1 = new MyJPanel(0);
    dialog1.getContentPane().add(panel1);
    dialog1.setSize(1024, 1024);
    dialog1.setVisible(true);

    JDialog dialog2 = new JDialog();
    dialog2.setTitle("Translation of 0.5");
    MyJPanel panel2 = new MyJPanel(0.5);
    dialog2.getContentPane().add(panel2);
    dialog2.setSize(1024, 1024);
    dialog2.setVisible(true);

    JDialog dialog3 = new JDialog();
    dialog3.setTitle("Translation of 1.0");
    MyJPanel panel3 = new MyJPanel(1.0);
    dialog3.getContentPane().add(panel3);
    dialog3.setSize(1024, 1024);
    dialog3.setVisible(true);
}

作为另一个更新，我刚刚在 Fedora 10 上尝试过，发现错误仍然存​​在。

Answer 1

您使用的是什么版本的 java (java -version) 和操作系统？这可能是转换中的错误（现已修复），也可能是渲染为 PNG 时出现的错误。

您是否尝试过使用 NEAREST_NEIGHBOR 过滤器而不是 BILINEAR 过滤器？

Answer 2

您可以通过在 Graphics2D 而不是 AffineTransformOp 中应用转换来解决此问题：

if (useG2D) {
    Graphics2D g = displayImage.createGraphics();
    g.transform(tx);
    g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_INTERPOLATION,
                       RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR);
    g.drawImage(bi, null, 0, 0);
} else {
    AffineTransformOp op = new AffineTransformOp(tx, AffineTransformOp.TYPE_BILINEAR);
    op.filter(bi, displayImage);
}

我不知道为什么这会给出不同的输出，但确实如此。

注意：useG2D 可以是常数，也可以根据tx.getType() 的结果设置。 TYPE_QUADRANT_ROTATION、TYPE_FLIP 或 TYPE_IDENTITY 转换不会出现该错误。

Answer 3

你解决了吗？这可能是由于未正确使用 AffineTransformOp 造成的。您是如何创建 AffineTransform atx 的？如果我有，我应该能够复制以帮助调试。

您也不妨看看这个site。它包含很多关于 AffineTransformOp 的有用信息