图像缩小算法

Question

您能帮我找到正确的图像大小调整算法吗？我有一个数字的图像。最大尺寸为 200x200，我需要获得尺寸为 15x15 甚至更小的图像。图像是单色的（黑白），结果应该是一样的。这是关于我的任务的信息。

我已经尝试过一种算法，这里是

// xscale, yscale - decrease/increase rate
for (int f = 0; f<=49; f++)
            {
                    for (int g = 0; g<=49; g++)//49+1 - final size
                    {
                            xpos = (int)f * xscale;
                            ypos = (int)g * yscale;
                            picture3[f][g]=picture4[xpos][ypos];
                    }
            }

但它不适用于缩小图像，这是我之前的目标。 你能帮我找到一个可以解决这个问题的算法吗（质量不一定是完美的，速度甚至不重要）。考虑到我是新手，有关它的一些信息也将是完美的。当然，一小段 c/c++ 代码（或库）也将是完美的。

编辑： 我找到了一个算法。会不会适合从200压缩到20？

Answer 1

一般的做法是对输入进行过滤以生成更小的尺寸，并将阈值转换为单色。最容易实现的过滤器是一个简单的平均值，它通常会产生好的结果。 Sinc filter 理论上是最好的，但实施起来不切实际，并且具有通常不受欢迎的振铃伪影。还有许多其他过滤器可用，例如 Lanczos 或 Tent（双线性的广义形式）。

这是一个结合阈值的平均过滤器版本。假设picture4是输入，像素值为0或1，输出为picture3，格式相同。我还假设x 是与通常的数学符号相反的最不重要的维度，并且与您问题中的坐标相反。

int thumbwidth = 15;
int thumbheight = 15;
double xscale = (thumbwidth+0.0) / width;
double yscale = (thumbheight+0.0) / height;
double threshold = 0.5 / (xscale * yscale);
double yend = 0.0;
for (int f = 0; f < thumbheight; f++) // y on output
{
    double ystart = yend;
    yend = (f + 1) / yscale;
    if (yend >= height) yend = height - 0.000001;
    double xend = 0.0;
    for (int g = 0; g < thumbwidth; g++) // x on output
    {
        double xstart = xend;
        xend = (g + 1) / xscale;
        if (xend >= width) xend = width - 0.000001;
        double sum = 0.0;
        for (int y = (int)ystart; y <= (int)yend; ++y)
        {
            double yportion = 1.0;
            if (y == (int)ystart) yportion -= ystart - y;
            if (y == (int)yend) yportion -= y+1 - yend;
            for (int x = (int)xstart; x <= (int)xend; ++x)
            {
                double xportion = 1.0;
                if (x == (int)xstart) xportion -= xstart - x;
                if (x == (int)xend) xportion -= x+1 - xend;
                sum += picture4[y][x] * yportion * xportion;
            }
        }
        picture3[f][g] = (sum > threshold) ? 1 : 0;
    }
}

我现在已经测试了这段代码。这是输入的 200x200 图像，然后是最近邻缩小到 15x15（在 Paint Shop Pro 中完成），然后是此代码的结果。我会让你决定哪个更忠实于原作；如果原版有一些细节，差异会更加明显。

Answer 2

我找到了双线性插值器的实现。 C 代码。

假设：

a - 一个主数组（我们需要拉伸/压缩）指针。

oldw - 主要宽度

oldh - 主要高度

b - 一个二级数​​组（我们在压缩/拉伸后得到）指针

neww - 次要宽度

newh - 次日高度

---

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <sys/types.h>

void resample(void *a, void *b, int oldw, int oldh, int neww,  int newh)
{
int i;
int j;
int l;
int c;
float t;
float u;
float tmp;
float d1, d2, d3, d4;
u_int p1, p2, p3, p4; /* nearby pixels */
u_char red, green, blue;

for (i = 0; i < newh; i++) {
    for (j = 0; j < neww; j++) {

        tmp = (float) (i) / (float) (newh - 1) * (oldh - 1);
        l = (int) floor(tmp);
        if (l < 0) {
            l = 0;
        } else {
            if (l >= oldh - 1) {
                l = oldh - 2;
            }
        }

        u = tmp - l;
        tmp = (float) (j) / (float) (neww - 1) * (oldw - 1);
        c = (int) floor(tmp);
        if (c < 0) {
            c = 0;
        } else {
            if (c >= oldw - 1) {
                c = oldw - 2;
            }
        }
        t = tmp - c;

        /* coefficients */
        d1 = (1 - t) * (1 - u);
        d2 = t * (1 - u);
        d3 = t * u;
        d4 = (1 - t) * u;

        /* nearby pixels: a[i][j] */
        p1 = *((u_int*)a + (l * oldw) + c);
        p2 = *((u_int*)a + (l * oldw) + c + 1);
        p3 = *((u_int*)a + ((l + 1)* oldw) + c + 1);
        p4 = *((u_int*)a + ((l + 1)* oldw) + c);

        /* color components */
        blue = (u_char)p1 * d1 + (u_char)p2 * d2 + (u_char)p3 * d3 + (u_char)p4 * d4;
        green = (u_char)(p1 >> 8) * d1 + (u_char)(p2 >> 8) * d2 + (u_char)(p3 >> 8) * d3 + (u_char)(p4 >> 8) * d4;
        red = (u_char)(p1 >> 16) * d1 + (u_char)(p2 >> 16) * d2 + (u_char)(p3 >> 16) * d3 + (u_char)(p4 >> 16) * d4;

        /* new pixel R G B  */
        *((u_int*)b + (i * neww) + j) = (red << 16) | (green << 8) | (blue);       
    }
}
}

希望它对其他用户有用。但尽管如此，我仍然怀疑它是否适用于我的情况（当不是分层时，而是压缩数组时）。有什么想法吗？

Answer 3

由于您可以使用库，您可以查看imagemagick C++ bindings。

你也可以像pbm这样的简单格式输出图片，然后调用imagemagick命令调整大小：

system("convert input.pbm -resize 10x10 -compress none output.pbm");

示例输出文件（注意：您不需要为每一行使用新行）：

P1
20 20
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

输出文件：

P1
10 10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 
0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 
1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

Answer 4

如果你使用 Win32，那么 StretchBlt 函数可能会有所帮助。

StretchBlt 函数将位图从源矩形复制到目标矩形，必要时拉伸或压缩位图以适应目标矩形的尺寸。系统根据目标设备上下文中当前设置的拉伸模式对位图进行拉伸或压缩。

Answer 5

要正确缩小图像，您应该将图像分成正方形像素块，然后使用Bilinear Interpolation 之类的东西来找到应该替换您正在做的 NxN 像素块的像素的正确颜色插值。

由于我不太擅长所涉及的数学，因此我不会尝试为您提供代码的示例。对不起:(

Answer 6

我想，你需要Interpolation。算法很多，比如可以用Bilinear interpolation

Answer 7

将200x200 图像缩小为100x100 的一种方法是沿每行和每列获取每第二个像素。我会让你滚动你自己的代码来缩小到一个不是原始大小除数的大小。对于这种方法是否适合您的问题，我不提供任何保证。