OpenCV 圖像縮放cv::resize 各種插值方式的比較


1. resize函數說明
    OpenCV提供了resize函數來改變圖像的大小,函數原型如下:

void resize(InputArray src, OutputArray dst, Size dsize, double fx=0, double fy=0, int interpolation=INTER_LINEAR );

參數說明:

src:輸入,原圖像,即待改變大小的圖像; dst:輸出,改變大小之后的圖像,這個圖像和原圖像具有相同的內容,只是大小和原圖像不一樣而已; dsize:輸出圖像的大小。如果這個參數不為0,那么就代表將原圖像縮放到這個Size(width,height)指定的大小;如果這個參數為0,那么原圖像縮放之后的大小就要通過下面的公式來計算:        dsize = Size(round(fx*src.cols), round(fy*src.rows))        其中,fx和fy就是下面要說的兩個參數,是圖像width方向和height方向的縮放比例。 fx:width方向的縮放比例,如果它是0,那么它就會按照(double)dsize.width/src.cols來計算; fy:height方向的縮放比例,如果它是0,那么它就會按照(double)dsize.height/src.rows來計算; interpolation:這個是指定插值的方式,圖像縮放之后,肯定像素要進行重新計算的,就靠這個參數來指定重新計算像素的方式,有以下幾種:       INTER_NEAREST - 最鄰近插值       INTER_LINEAR - 雙線性插值,如果最后一個參數你不指定,默認使用這種方法       INTER_AREA -區域插值 resampling using pixel area relation. 
                It may be a preferred method for image decimation, as it gives moire’-free results.
                But when the image is zoomed, it is similar to the INTER_NEAREST method.       INTER_CUBIC - 4x4像素鄰域內的雙立方插值       INTER_LANCZOS4 - 8x8像素鄰域內的Lanczos插值

使用注意事項:

   dsize和fx/fy不能同時為0,要么你就指定好dsize的值,讓fx和fy空置直接使用默認值,就像

resize(img, imgDst, Size(30,30));

要么你就讓dsize為0,指定好fx和fy的值,比如fx=fy=0.5,那么就相當於把原圖兩個方向縮小一倍!

 

OpenCV官方說明:注意紅色方框那句話:

To shrink an image, it will generally look best with cv::INTER_AREA interpolation, whereas to enlarge an image, 
it will generally look best with cv::INTER_CUBIC (slow) or cv::INTER_LINEAR (faster but still looks OK).

 


2.各種插值方式的比較
    OpenCV的cv::resize函數支持多種插值方式,這里主要比較下面四個常用的插值方式。

2.1 INTER_NEAREST(最近鄰插值)
    最近鄰插值是最簡單的插值方法,選取離目標點最近的點作為新的插入點,計算公式表示如下:

插值后的邊緣效果:由於是以最近的點作為新的插入點,因此邊緣不會出現緩慢的漸慢過度區域,這也導致放大的圖像容易出現鋸齒的現象

2.2 INTER_CUBIC  (三次樣條插值)

插值后的邊緣效果:可以有效避免出現鋸齒的現象

2.3 INTER_LINEAR(線性插值)

    線性插值是以距離為權重的一種插值方式。

插值后的邊緣效果:可以有效避免出現鋸齒的現象

2.4 INTER_AREA  (區域插值)
   區域插值共分三種情況,圖像放大時類似於雙線性插值,圖像縮小(x軸、y軸同時縮小)又分兩種情況,此情況下可以避免波紋出現。因此對圖像進行縮小時,為了避免出現波紋現象,推薦采用區域插值方法。

  OpenGL說明文檔有這么解釋:To shrink an image, it will generally look best with #INTER_AREA interpolation, whereas to enlarge an image, it will generally look best with #INTER_CUBIC (slow) or #INTER_LINEAR (faster but still looks OK).

    如果要縮小圖像,通常推薦使用INTER_AREA插值效果最好,而要放大圖像,通常使用INTER_CUBIC(速度較慢,但效果最好),或者使用INTER_LINEAR(速度較快,效果還可以)。

插值后的邊緣效果:

測試代碼:

 1 #include <chrono>
 2 #include <opencv2/opencv.hpp>
 3 #define  millisecond 1000000
 4 #define DEBUG_PRINT(...)  printf( __VA_ARGS__); printf("\n")
 5 #define DEBUG_TIME(time_) auto time_ =std::chrono::high_resolution_clock::now()
 6 #define RUN_TIME(time_)  (double)(time_).count()/millisecond
 7 using namespace std;  8  
 9  
10 int main() 11 { 12     string image_path = "D:\\imageEnhance\\hdrnet\\1.jpg"; 13     cv::Mat image = cv::imread(image_path); 14  cv::Mat image2X_INTER_NEAREST; 15  cv::Mat image2X_INTER_LINEAR; 16  cv::Mat image2X_INTER_AREA; 17  cv::Mat image2X_INTER_CUBIC; 18     double scale = 3.0; 19  
20  cv::Mat initMat; 21  cv::resize(image, initMat, cv::Size(), scale, scale, cv::INTER_NEAREST); 22  
23  
24     DEBUG_PRINT("image size[%d,%d],scale=%3.1f", image.rows,image.cols, scale); 25  DEBUG_TIME(T0); 26     cv::resize(image, image2X_INTER_NEAREST, cv::Size(), scale, scale, cv::INTER_NEAREST);//最近鄰插值
27  DEBUG_TIME(T1); 28     cv::resize(image, image2X_INTER_LINEAR, cv::Size(), scale, scale, cv::INTER_LINEAR); //線性插值(默認)
29  DEBUG_TIME(T2); 30     cv::resize(image, image2X_INTER_AREA, cv::Size(), scale, scale, cv::INTER_AREA);     //區域插值,圖像放大時類似於線性插值,圖像縮小時可以避免波紋出現。
31  DEBUG_TIME(T3); 32     cv::resize(image, image2X_INTER_CUBIC, cv::Size(), scale, scale, cv::INTER_CUBIC);   //三次樣條插值
33  DEBUG_TIME(T4); 34  
35     DEBUG_PRINT("INTER_NEAREST:%3.3fms", RUN_TIME(T1 - T0)); 36     DEBUG_PRINT("INTER_LINEAR :%3.3fms", RUN_TIME(T2 - T1)); 37     DEBUG_PRINT("INTER_AREA :%3.3fms", RUN_TIME(T3 - T2)); 38     DEBUG_PRINT("INTER_CUBIC :%3.3fms", RUN_TIME(T4 - T3)); 39  
40     return 0; 41 }

運行結果:

image size[2912,4368],scale=3.0 INTER_NEAREST:211.946ms INTER_LINEAR :510.467ms INTER_AREA :541.749ms INTER_CUBIC :213.416ms

3. 總結
    測試結果表明:

速度比較:INTER_NEAREST(最近鄰插值)>INTER_CUBIC  (三次樣條插值)>INTER_LINEAR(線性插值)>INTER_AREA (區域插值) 對圖像進行縮小時,為了避免出現波紋現象,推薦采用INTER_AREA 區域插值方法。 OpenCV推薦:如果要縮小圖像,通常推薦使用#INTER_AREA插值效果最好,而要放大圖像,通常使用INTER_CUBIC(速度較慢,但效果最好),或者使用INTER_LINEAR(速度較快,效果還可以)。至於最近鄰插值INTER_NEAREST,一般不推薦使用 特殊說明:鄙人在測試的時候,發現使用INTER_CUBIC方法,並不慢啊啊啊,比INTER_LINEAR還快!!!!這個就比較尷尬了!我猜是OpenCV有對INTER_CUBIC插值方法進行特殊的優化吧!

 



 


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