双线性插值
双线性插值又称为双线性内插，是一种传统的图像插值方法。在数学上，双线性插值是有两个变量的插值函数的线性插值扩展，其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。
双线性内插值在图像处理中的应用主要为：对一个目的像素，设置坐标通过反向变换得到的浮点坐标为（i+u，j+v），其中i，j均为非负整数，u，v为[0，1]区间的浮点数，则这个像素的值f（i+u，j+v）可由原图像中坐标为（i，j）、（i，j+1）、（i+1，j）、（i+1，j+1）所对应的周围四个像素的值决定。其中f（i，j）表示源图像（i，j）处的像素值，以此类推。双线性内插值法计算量大，但缩放后图像质量不出现像素值不连续的情况。此外，由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。
示例
已知的红色数据点与待插值得到的绿色点
假如我们想得到未知函数f在点P=(x,y)的值，假设我们已知函数f在Q11=(x1,y1)、Q12=(x1,y2),Q21=(x2,y1)以及Q22=(x2,y2)四个点的值。
首先在x方向进行线性插值，得到R1和R2，然后在y方向进行线性插值，得到P.
这样就得到所要的结果f(x,y).
其中红色点Q11,Q12,Q21,Q22为已知的4个像素点.
第一步：X方向的线性插值，在Q12,Q22中插入蓝色点R2，Q11，Q21中插入蓝色点R1；
第二步：Y方向的线性插值,通过第一步计算出的R1与R2在y方向上插值计算出P点。
线性插值的结果与插值的顺序无关。首先进行y方向的插值，然后进行x方向的插值，所得到的结果是一样的。双线性插值的结果与先进行哪个方向的插值无关。
如果选择一个坐标系统使得的四个已知点坐标分别为(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)，那么插值公式就可以化简为
f(x,y)=f(0,0)(1-x)(1-y)+f(1,0)x(1-y)+f(0,1)(1-x)y+f(1,1)xy
在x与y方向上，z值成单调性特性的应用中，此种方法可以做外插运算，即可以求解Q1~Q4所构成的正方形以外的点的值。
双线性插值的一个显然的三维空间延伸是三线性插值。
三线性插值的方法可参看MATLAB中的interp3
特点
当对相邻四个像素点采用双线性插值时，所得表面在邻域处是吻合的，但斜率不吻合。并且双线性灰度插值的平滑作用可能使得图像的细节产生退化，这种现象在进行图像放大时尤其明显。