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Início / coding / Perguntas / 79585277
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TheChamp
TheChamp
Asked: 2025-04-22 04:24:28 +0800 CST2025-04-22 04:24:28 +0800 CST 2025-04-22 04:24:28 +0800 CST

A filtragem bilinear da CPU produz os mesmos resultados que a amostragem pontual

  • 772

Estou adicionando filtragem bilinear ao meu software de renderização em C++. Para validar se funciona, estou tentando reduzir a escala de uma imagem de teste.

Aqui está a imagem de teste 1024x1024:

Imagem nativa

Quando realizo o redimensionamento da amostragem de pontos, obtenho isto:

Imagem redimensionada de amostragem de pontos

Quando realizo o redimensionamento bilinear, infelizmente obtenho quase o mesmo resultado com alias. Por quê??? :

Imagem redimensionada de amostragem bilinear

Veja como o redimensionamento simples é realizado:

    const Graphics::Texture::SharedRGBAImagePtr input_image = Texture::Helper::createRGBAImage("D:\\resizing_test\\input_image.png");

    const uint32_t destWidth = input_image->getWidth() / 16;
    const uint32_t destHeight = input_image->getHeight() / 16;
    Texture::RGB32FImage* resizedImage = new Texture::RGB32FImage(destWidth, destHeight);

    for (uint32_t j = 0u; j < destHeight; ++j)
    {
        for (uint32_t i = 0u; i < destWidth; ++i)
        {
            const float xnorm = (float)i / (float)destWidth;
            const float ynorm = (float)j / (float)destHeight;

    #if 1
            // Point sampling.
            const float xpointSrcFloat = xnorm * ((nbFloat32)input_image->getWidth() - 1.0f);
            const float ypointSrcFloat = ynorm * ((nbFloat32)input_image->getHeight() - 1.0f);

            const Graphics::RGBAFColor color = input_image->getNormalizedPixelFromPosition(Math::Uvec2((uint32_t)xpointSrcFloat, (uint32_t)ypointSrcFloat));
            resizedImage->setPixelFromPosition(Graphics::RGBFColor(color.x, color.y, color.z), Math::Uvec2(i, j));

    #else
            // Bilinear sampling.
            const Graphics::RGBAFColor color = input_image->getNormalizedPixelFromRatio(Math::Vec2(xnorm, ynorm));
            resizedImage->setPixelFromPosition(Graphics::RGBFColor(color.x, color.y, color.z), Math::Uvec2(i, j));
    #endif
        }
    }

    resizedImage->save("D:\\resizing_test\\ouput_image.png");

A definição de getNormalizedPixelFromPosition .

template <typename T>
inline T TImage<T>::getNormalizedPixelFromPosition(const Math::Uvec2& pos) const
{
    const float div = isFloatingPointImage() ? 1.0f : 255.0f;
    return getPixelFromPosition(pos) / div;
}

A definição de getNormalizedPixelFromRatio . Isso realiza filtragem bilinear :

template <typename T>
inline T TImage<T>::getNormalizedPixelFromRatio(const Math::Vec2& ratio) const
{
    const uint32_t widthMinusOne = getWidth() - 1u;
    const uint32_t heightMinusOne = getHeight() - 1u;

    // The sampling weights.
    const Math::Vec2 C00Float = Math::Vec2(ratio.x * (float)getWidth(), ratio.y * (float)getHeight());
    const Math::Vec2 weights = glm::fract(C00Float);

    // The sampling coordinates.
    const Math::Uvec2 C00 = Math::Uvec2(
        Math::clamp((uint32_t)C00Float.x, 0u, widthMinusOne),
        Math::clamp((uint32_t)C00Float.y, 0u, heightMinusOne));

    const Math::Uvec2 C10 = Math::Uvec2(
        Math::clamp(C00.x + 1u, 0u, widthMinusOne),
        Math::clamp(C00.y, 0u, heightMinusOne));

    const Math::Uvec2 C01 = Math::Uvec2(
        Math::clamp(C00.x, 0u, widthMinusOne),
        Math::clamp(C00.y + 1u, 0u, heightMinusOne));

    const Math::Uvec2 C11 = Math::Uvec2(
        Math::clamp(C00.x + 1u, 0u, widthMinusOne),
        Math::clamp(C00.y + 1u, 0u, heightMinusOne));

    // The sampling values.
    const T V00 = getNormalizedPixelFromPosition(C00);
    const T V10 = getNormalizedPixelFromPosition(C10);
    const T V01 = getNormalizedPixelFromPosition(C01);
    const T V11 = getNormalizedPixelFromPosition(C11);

    // Perform the interpolation.
    const auto lerp = [](T t1, T t2, float t3)  { return t1 + (t2 - t1) * t3; };

    const T p0 = lerp(V00, V01, weights.y);
    const T p1 = lerp(V10, V11, weights.y);

    return lerp(p0, p1, weights.x);
}

O que estou fazendo errado?

Não acho que tenha relação alguma, mas nunca se sabe. Estou usando o OpenCV para armazenar e gerenciar minhas imagens. Quando uso o redimensionamento nativo, ele também dá os mesmos resultados para amostragem pontual :O

    inline void BilinearScaling(const RGB32FImage& src, RGB32FImage& dest)
    {
        cv::resize(src.m_image,
            dest.m_image,
            cv::Size(dest.getWidth(), dest.getHeight()),
            0.0,
            0.0,
            cv::InterpolationFlags::INTER_LINEAR);
    }

De qualquer forma, isso não ajudará se funcionar, porque preciso interpolar manualmente . Meu objetivo final é interpolar um conjunto de 8 coeficientes harmônicos esféricos, não uma cor RGB ou RGBA.

c++
  • 1 1 respostas
  • 77 Views

1 respostas

  • Voted
  1. Best Answer
    Morgan Nyman
    2025-04-22T04:56:07+08:002025-04-22T04:56:07+08:00

    Sua getNormalizedPixelFromRatiofunção implementa corretamente a interpolação bilinear, mas o problema é usá-la para amostrar cada pixel de destino durante a redução de escala.

    Você precisa de um filtro de redução de escala que considere a área na imagem de origem correspondente a cada pixel de destino, em vez de apenas amostrar ou interpolar em um único ponto. Implementar um filtro de caixa (calculando a média do bloco de origem) ou um filtro mais avançado proporcionará a redução de escala antisserrilhamento esperada.
    O mesmo princípio se aplica à redução de escala dos seus dados de harmônicos esféricos.

    • 4

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