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(shí)代，人類(lèi)對(duì)高質(zhì)量、高分辨率的數(shù)字圖像的需求更加迫切。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于硬件成像設(shè)備的限制以及成像過(guò)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(guò)硬件途徑來(lái)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(lái)提高圖像分辨率意義越來(lái)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(cè)圖像來(lái)估計(jì)高分辨率圖像的技術(shù)。本文針對(duì)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(kuò)展和曲面擬合技術(shù)來(lái)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(yùn)動(dòng)估計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)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(duì)每個(gè)高分辨率網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)搜索一系列嵌套的鄰域，每個(gè)鄰域中包含有多個(gè)低分辨率像素。為了保證擬合曲面的精度，對(duì)每一個(gè)鄰域進(jìn)行像素強(qiáng)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(jì)的高分辨率網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置的采樣值。最后，利用采樣值和最大后驗(yàn)概率估計(jì)得到網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的高分辨率像素值，最終獲得重建的高分辨率圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用該方法得到的重建圖像無(wú)論是在視覺(jué)效果還是在數(shù)值質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果上都更有優(yōu)勢(shì)。
　　針對(duì)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(xiàng)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(duì)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(yùn)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(kù)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(lái)重構(gòu)高分辨率圖像Y通道信息。為使稀疏問(wèn)題的求解更加準(zhǔn)確，在重構(gòu)過(guò)程通過(guò)加入局部加權(quán)稀疏約束正則化項(xiàng)來(lái)近似計(jì)算稀疏表示系數(shù)中非零元素的個(gè)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(duì)低分