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移动终端图像插值快速算法的研究

刘雪赟  
【摘要】:近年来,伴随着内存、CPU、存储器等硬件性能的提升,移动终端设备的处理的能力得到极大的增强。同时,4G网络不断普及以及移动网络通讯资费的降低,使得移动互联网在全球范围掀起了一轮又一轮的高潮。基于移动终端的视频监控、视频点播等多媒体技术正逐渐丰富着人们的生活。为了适配各种型号多媒体终端的高分辨率以及超高分辨率显示屏,需要对每一帧图像进行解码、放大,最终显示在屏幕上。流畅的播放与良好的视觉体验是此类应用的核心。本论文的研究课题主要包括图像插值技术理论研究、比较并分析传统的常规插值算法的主客观插值质量及时间复杂度、研究并提出一种适用于移动终端的图像插值快速算法并实现,同时在ARM平台下利用NEON技术对其进行并行处理优化。其一,本文介绍了包括最近邻插值法、双线性插值法、双三次插值法、理想Sinc插值法、B样条插值法、Lanczos插值法在内的多种传统插值算法,对它们进行了对比实验,对实验结果进行了包括主客观插值质量、时间复杂度在内的详细分析。实验表明,在综合考虑算法插值质量和其时间复杂度后,传统插值算法中的双三次插值算法更为适合移动终端上的图像插值。其二,本文在Zhe Wei等学者的启发下,研究并提出了一种适用于移动终端的图像插值快速算法并进行了编程实现。基于边缘保护的图像插值算法通常只考虑了边缘的位置,而忽视了边缘的强度。本文提出的算法除了考虑边缘位置,还对边缘强度做了量化处理,根据边缘强度的不同,对原始边缘进行不同程度的扩散,得到新的边缘(对比信息图像)。同时,在插值过程中保存边缘信息,并据此对插值图像进行锐化处理,强化其边缘特征。其三,本文将所提出的图像插值快速算法应用于实验室科研项目之中,并基于ARM架构对该算法进行了NEON汇编指令并行优化。实验表明,本文所提出的图像插值快速算法在主客观质量上均比传统插值算法更高,其算法执行时间大约是双三次插值算法的2-3倍,低于B样条插值算法。在NEON汇编指令优化下,其算法执行效率可以进一步提升80%-120%,执行效率与双三次插值算法接近,可以流畅处理移动终端上高清视频的播放。


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