圖像超分辨率重建方法研究.pdf

1、在當(dāng)前高速發(fā)展的信息時代，人類對高質(zhì)量、高分辨率的數(shù)字圖像的需求更加迫切。但在實際應(yīng)用中，由于硬件成像設(shè)備的限制以及成像過程中各種因素的影響，所獲取的數(shù)字圖像往往呈獻(xiàn)較低的分辨率。通過硬件途徑來提高圖像質(zhì)量，不僅技術(shù)難度大，而且成本高昂，具有很大的局限性，所以從軟件角度來提高圖像分辨率意義越來越重大。圖像超分辨率重建正是一種利用一幀或者多幀低分辨率觀測圖像來估計高分辨率圖像的技術(shù)。本文針對多幀圖像和單幀圖像的超分辨率重構(gòu)任務(wù)，分別提出了

2、基于重建的和基于學(xué)習(xí)的超分辨率重建技術(shù)，主要工作如下：
　　提出了一種基于曲面擬合的多幀圖像超分辨率重建方法，本方法結(jié)合鄰域擴展和曲面擬合技術(shù)來完成圖像超分辨率重建。首先利用SURF特征匹配方法，求解低分辨率圖像與參考圖像的運動估計參數(shù)，然后根據(jù)運動估計參數(shù)把低分辨率圖像序列映射到高分辨率網(wǎng)格上。然后對每個高分辨率網(wǎng)格節(jié)點搜索一系列嵌套的鄰域，每個鄰域中包含有多個低分辨率像素。為了保證擬合曲面的精度，對每一個鄰域進(jìn)行像素強度異常值

3、剔除處理，再利用保留值進(jìn)行曲面擬合，得到估計的高分辨率網(wǎng)格節(jié)點位置的采樣值。最后，利用采樣值和最大后驗概率估計得到網(wǎng)格節(jié)點的高分辨率像素值，最終獲得重建的高分辨率圖像。實驗結(jié)果表明，利用該方法得到的重建圖像無論是在視覺效果還是在數(shù)值質(zhì)量評價結(jié)果上都更有優(yōu)勢。
　　針對單幀圖像重建，研究了基于稀疏表示的圖像超分辨率重建技術(shù)，利用局部加權(quán)稀疏約束正則化項和彩色圖像UV色度重構(gòu)的思想，改進(jìn)了一種基于稀疏字典學(xué)習(xí)的單幀彩色圖像超分辨率重建

4、方法，該方法對待重建低分辨率圖像的亮度Y通道和UV色度通道分別進(jìn)行重構(gòu)。在圖像亮度Y通道重建中，運用基于稀疏表示的圖像超分辨率重建框架，首先從高分辨率圖像和低分辨率圖像數(shù)據(jù)樣本庫學(xué)習(xí)高-低分辨率稀疏學(xué)習(xí)字典，再根據(jù)低分辨率圖像Y通道數(shù)據(jù)和稀疏學(xué)習(xí)字典來重構(gòu)高分辨率圖像Y通道信息。為使稀疏問題的求解更加準(zhǔn)確，在重構(gòu)過程通過加入局部加權(quán)稀疏約束正則化項來近似計算稀疏表示系數(shù)中非零元素的個數(shù)。由于雙邊濾波具有較好的去塊效應(yīng)和去噪能力，在對低分