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高さマップから高解像度データを再構築するために、バイキュービック補間アルゴリズムを実装しようとしています。いくつかの失敗とほとんど理解できない数学を含む一連の指示の後（微積分を持ってから数年が経ち、基本を超えてあまり覚えていません）、PaulBourkeによる記事「画像スケーリングのためのバイキュービック補間」に何が含まれているのかを見つけましたかなり単純で実装が簡単なアルゴリズムのように見えました。http://paulbourke.net/texture_colour/imageprocess/

ただし、ウィキペディアの結果にリモートで似ている補間結果を生成する代わりに、（同じ入力データから）次のように取得します。

ここに画像の説明を入力してください

エラーの原因は何ですか？さらに重要なのは、エラーを修正する方法です。

以下のPHPコード（はい、これはおそらくCで再実装されるべきであり、今後も実装されるでしょう。動作している場合）

class BicubicInterpolator
{
    private $data;
    public function Set_data($d)
    {
        $this->data=$this->denull($d);
    }
    public function Interpolate($dx,$dy)
    {   
        $r=0;
        for ($m=-1; $m<2; $m++)
            for ($n=-1; $n<2; $n++)
                $r+=$this->data[$m+1][$n+1] * $this->R($m-$dx) * $this->R($dy-$n);
        return $r;
    }
    private function denull($d)
    {
        //Substituting null values with nearest known values as per "A Review of Some Image Pixel Interpolation Algorithms" by Don Lancaster (supposed to produce same output as example image)
        if ($d[0][1]===null) for ($i=0; $i<4; $i++) $d[0][$i]=$d[1][$i];
        if ($d[1][0]===null) for ($i=0; $i<4; $i++) $d[$i][0]=$d[$i][1];
        if ($d[3][1]===null) for ($i=0; $i<4; $i++) $d[3][$i]=$d[2][$i];
        if ($d[1][3]===null) for ($i=0; $i<4; $i++) $d[$i][3]=$d[$i][2];
        return $d;
    }
    function R($x)
    {
        return (      $this->P($x+2)
            - 4 * $this->P($x+1)
            + 6 * $this->P($x)
            - 4 * $this->P($x-1) )/6;
    }
    function P($x)
    {
        if ($x>0) return $x*$x*$x;
        return 0;
    }
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結局、私は、ドン・ランカスターによって概説されたものと、「Cの数値レシピ」（第2版）、p136の第3.6章からの微分および相互微分式との組み合わせに基づいて、別のアルゴリズムに切り替えました。

これは、2つのマイナーな調整と組み合わされます。

  1. 関数の計算では、最後のy座標の値の中間セットがキャッシュされます（同じy引数を使用した連続したInterpolate（x、y）呼び出しでは、4回の乗算と3回の加算が必要になり、処理時間が短縮されます）
  2. 派生物の1つのセットはパブリックとしてアクセス可能であり、座標（x、y + 1）のグリッドセルの最初の2つとして最後の2つを渡すことができ、各セルの派生物セットのそれぞれを取得するために必要な計算量が半分になります。 。

これは実装であり、明らかな不具合なしで機能します。

class BicubicInterpolator
{
    private $last_y;
    private $last_y_a;
    private $a;
    public $x;
    public function __construct()
    {
        for ($i=0;$i<4;$i++)
            $this->x[$i]=false;
    }
    public function Set_data($d)
    {
        $d=$this->denull($d);
        $x=$this->x;
        for ($j=1; $j<3; $j++)
            for ($k=1; $k<3; $k++)
            {
                $r=($j-1)*2+($k-1);
                $w[$r]=$d[$j][$k];
                //Derivatives and cross derivatives calculated as per Numerical Recipes in C, 2nd edition.
                if (!$x[$r]) $x[$r]=( $d[$j][$k+1] - $d[$j][$k-1] ) / 2;
                $y[$r]=( $d[$j+1][$k] - $d[$j-1][$k] ) / 2;
                $z[$r]=( $d[$j+1][$k+1]-$d[$j+1][$k-1]-$d[$j-1][$k+1]+$d[$j-1][$k-1] )/4;
            }
        $this->x=$x;
        /* Coefficient calculation as per "A Review of Some Image Pixel Interpolation Algorithms" by Don Lancaster, 
        + addressing changed to (x,y) instead of (y,x)
        + reformulated to minimize the number of multiplications required */
        $this->a[0][0] = $w[0];
        $this->a[1][0] = $y[0];
        $this->a[2][0] = 3*($w[2]-$w[0])-2*$y[0]-$y[2];
        $this->a[3][0] = 2*($w[0]-$w[2])+$y[0]+$y[2];
        $this->a[0][1] = $x[0];
        $this->a[1][1] = $z[0];
        $this->a[2][1] = 3*($x[2]-$x[0])-2*$z[0]-$z[2];
        $this->a[3][1] = 2*($x[0]-$x[2])+$z[0]+$z[2];
        $this->a[0][2] = 3*($w[1]-$w[0])-2*$x[0]-$x[1];
        $this->a[1][2] = 3*($y[1]-$y[0])-2*$z[0]-$z[1];
        $this->a[2][2] = 9*($w[0]-$w[1]-$w[2]+$w[3])+6*($x[0]-$x[2]+$y[0]-$y[1])+3*($x[1]-$x[3]+$y[2]-$y[3])+4*$z[0]+2*($z[1]+$z[2])+$z[3];
        $this->a[3][2] = 6*($w[1]+$w[2]-$w[3]-$w[0])+4*($x[2]-$x[0])+3*($y[1]-$y[0]-$y[2]+$y[3])+2*($x[3]-$z[0]-$z[2]-$x[1])-$z[1]-$z[3];
        $this->a[0][3] = 2*($w[0]-$w[1])+$x[0]+$x[1];
        $this->a[1][3] = 2*($y[0]-$y[1])+$z[0]+$z[1];
        $this->a[2][3] = 6*($w[1]+$w[2]-$w[0]-$w[3])+3*(-$x[0]-$x[1]+$x[2]+$x[3])+4*($y[1]-$y[0])+2*($y[3]-$y[2]-$z[0]-$z[1])-$z[2]-$z[3];
        $this->a[3][3] = 4*($w[0]-$w[1]-$w[2]+$w[3])+2*($x[0]+$x[1]-$x[2]-$x[3]+$y[0]-$y[1]+$y[2]-$y[3])+$z[0]+$z[1]+$z[2]+$z[3];

        $this->last_y=false;
    }
    public function Interpolate($x,$y)
    {
        if ($y!==$this->last_y)
        {
            for ($i=0; $i<4; $i++)
            {
                $this->last_y_a[$i]=0;
                for ($j=0; $j<4; $j++)
                    $this->last_y_a[$i]+=$this->a[$j][$i]*pow($y,$j);
            }
            $this->last_y=$y;
        }
        $r=0;
        for ($i=0; $i<4; $i++)
            $r+=$this->last_y_a[$i]*pow($x,$i);
        return $r;
    }
    private function denull($d)
    {
        //Substituting null values with nearest known values 
        //as per "A Review of Some Image Pixel Interpolation Algorithms" by Don Lancaster
        if ($d[0][1]===null)    for ($i=0; $i<4; $i++)  $d[0][$i]=$d[1][$i];
        if ($d[1][0]===null)    for ($i=0; $i<4; $i++)  $d[$i][0]=$d[$i][1];
        if ($d[3][1]===null)    for ($i=0; $i<4; $i++)  $d[3][$i]=$d[2][$i];
        if ($d[1][3]===null)    for ($i=0; $i<4; $i++)  $d[$i][3]=$d[$i][2];
        return $d;
    }
}
于 2012-09-18T20:52:38.113 に答える