基于正則化模型的超分辨率圖像算法研究.pdf

1、隨著顯示設(shè)備的硬件條件不斷提升,例如:高清電視機,高清攝影機,高清投影機等,過去的圖片或視頻的分辨率已經(jīng)無法滿足此類硬件設(shè)備的放映;而醫(yī)療和監(jiān)控中,我們也需求得到更高分辨率的圖像或視頻,以便于后期更好的分析。超分辨率算法的目標(biāo)是使得這些資源得以清晰地放映到高清設(shè)備上。具體來說,超分辨率算法指提升輸入圖片或視頻的分辨率,期以達到高清甚至超清的視覺效果。本文主要研究超分辨率重建的三類算法:基于插值的超分辨率算法,基于重建的超分辨率算法和基于

2、樣本學(xué)習(xí)的超分辨率算法。我們針對現(xiàn)有的方法提出存在的問題,并給出我們的解決方案。我們將重點研究如何運用正則化模型來重建高分辨率圖像。
　　基于插值的算法中,傳統(tǒng)的內(nèi)插算法只能針對某一種內(nèi)維度的圖案進行處理。而圖像擁有三種內(nèi)維度,為了處理好各種內(nèi)維度圖案,我們提出一種結(jié)合雙三次插值和迭代曲率方向插值的算法,該算法既能處理到內(nèi)維度為一的邊緣,也能處理好內(nèi)維度為零的平坦區(qū)域和內(nèi)維度為二的類棋盤格花紋的圖案。內(nèi)插后的圖像擁有較平滑的邊緣,

3、和合理的紋理圖案,且不含有鋸齒效應(yīng)。
　　基于重建的算法中,梯度場的約束是一種常用的正則化方式。傳統(tǒng)的超分辨率算法需要逐個像素進行梯度提升,效率較低。據(jù)此,我們提出塊處理的梯度增強方式,達到高效且魯棒的超分辨率結(jié)果。同時,我們給出了三種求解正則化約束下高分辨率圖像重建的優(yōu)化方法。實驗結(jié)果表明我們的算法能夠呈現(xiàn)更低的運算復(fù)雜度和更好的視覺主觀評價。
　　基于樣本學(xué)習(xí)的算法中,我們主要完成了兩項工作。第一、考慮到傳統(tǒng)的超分辨率算

4、法僅對亮度通道進行操作,而不考慮顏色通道之間的相關(guān)性,我們提出了基于四元數(shù)稀疏表征的超分辨率算法,更好地保留了各顏色通道之間的相關(guān)性。第二、傳統(tǒng)的基于樣本綜合的超分辨率算法并不考慮圖像的局部結(jié)構(gòu),基于此我們提出基于區(qū)域自相似性樣本綜合和分形尺度不變性的梯度增強的結(jié)合算法,通過相位一致性分析,我們的算法能夠自適應(yīng)地處理邊緣紋理和平滑區(qū)域,得到更銳利的邊緣和更生動的紋理實驗中,我們選取圖像處理中常用的圖片作為測試集,使用4倍的放大倍數(shù)進行上