基于稀疏表達(dá)的連分式插值核的圖像-視頻超分辨率重建方法研究.pdf

1、超分辨率重建是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中一個重要的研究方向，在許多實(shí)際應(yīng)用中（如圖像處理軟件、醫(yī)療診斷、高清電視等）起著非常重要的作用。目前，很多研究學(xué)者針對不同的應(yīng)用提出了大量的重建算法，均取得了一定的成果，但是各種問題與挑戰(zhàn)仍然存在，特別是針對圖像的邊界和紋理區(qū)域，很多現(xiàn)有的算法仍然不能很好的進(jìn)行處理，而豐富的紋理細(xì)節(jié)和清晰的邊界是我們重建的重要目標(biāo)，因此，超分辨率重建問題仍然具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。本文主要從連分式插值理論出發(fā)進(jìn)行深入的研究和探

2、討，并將其靈活應(yīng)用于超分辨率重建中。主要內(nèi)容分為以下幾個方面:
　　1)提出了一種稀疏主成分分析和Newton-Thiele有理插值相結(jié)合的超分辨率重建方法，該方法是基于圖像退化模型的分析而產(chǎn)生，其主要思想是先使用稀疏主成分分析進(jìn)行去噪，然后采用連分式有理插值進(jìn)行高采樣處理。鑒于稀疏主成分分析可以更稀疏的提取信號的主成分，因而采用了稀疏主成分分析結(jié)合線性最小均方誤差估計(jì)法來去除輸入圖像中的噪聲。考慮到連分式這種非線性理論處理圖像時

3、可以較好的保持圖像的紋理細(xì)節(jié)的特性，于是采用了Newton-Thiele有理插值用于對去噪后的圖像進(jìn)行高采樣處理，最終得到超分辨率重建圖像。
　　2)提出了一種基于稀疏表達(dá)的極坐標(biāo)下的Newton-Thiele有理插值核的超分辨率重建方法，為連分式有理插值在圖像處理中的表示提供了新的思路。方法的核心思想是在不考慮噪聲的情況下，使用極坐標(biāo)下的Newton-Thiele有理插值對輸入的圖像進(jìn)行放大，并結(jié)合中心稀疏表達(dá)方法實(shí)現(xiàn)該放大圖像

4、的精細(xì)處理，構(gòu)建出了一個基于稀疏表達(dá)的極坐標(biāo)下的Newton-Thiele有理插值核的重建框架。在使用插值技術(shù)進(jìn)行放大處理時，該算法沒有采用傳統(tǒng)的矩形窗，而是采用了極坐標(biāo)下的一個合適的插值窗口。在處理視頻方面，該算法提出了一種極坐標(biāo)下的連分式的視頻表示方法，并結(jié)合該重建框架得到了視頻超分辨率重建結(jié)果。
　　3)提出了一種基于極坐標(biāo)下的二元連分式插值的超分辨率重建方法。該算法的思想是先采用極坐標(biāo)下的Newton-Thiele有理插值

5、和極坐標(biāo)下的Thiele-Newton有理插值對輸入的圖像進(jìn)行放大，得到兩個放大的圖像，然后，將得到的放大圖像進(jìn)行分割，得到多個圖像塊，對每個圖像塊進(jìn)行分析判斷到底是紋理塊還是平坦塊，最后，對于不同的圖像塊分別賦予不同的加權(quán)系數(shù)后得到一個優(yōu)化的圖像塊，并最終得到超分辨率結(jié)果。該算法是基于極坐標(biāo)下的Newton-Thiele有理插值在放大圖像時具有較好的保持圖像紋理細(xì)節(jié)的特性，以此提出了另一種極坐標(biāo)下的Thiele-Newton有理插值公