稀疏表示下圖像超分辨分析算法研究.pdf

1、圖像稀疏表示理論是近兩年信號處理領(lǐng)域中最新的研究方向。隨著其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的不斷完善及其在壓縮感知領(lǐng)域中的應(yīng)用，稀疏表示理論在實(shí)際應(yīng)用的前景也逐漸體現(xiàn)，并已成為圖像處理應(yīng)用中一個(gè)重要研究方向。目前，圖像稀疏表示理論已經(jīng)在圖像處理中的降噪，修復(fù)，分類，檢索，超分辨分析及其高速傳輸與存儲等領(lǐng)域取得成功應(yīng)用，尤其在圖像超分辨分析中，稀疏理論具有獨(dú)特優(yōu)勢。稀疏表示下圖像超分辨算法由于能夠充分利用圖像的先驗(yàn)知識，實(shí)現(xiàn)較好的圖像重構(gòu)效果，其應(yīng)用前景廣闊，

2、在醫(yī)學(xué)圖像、遙感圖像等領(lǐng)域，該方法都具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值。本文研究目在于通過對稀疏表示下圖像重構(gòu)基礎(chǔ)理論和算法框架的研究，建立完整的稀疏表示下超分辨圖像重構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)的參數(shù)分析系統(tǒng)；利用提出的聯(lián)合字典訓(xùn)練算法，并將其用于醫(yī)學(xué)圖像和遙感圖像的超分辨重構(gòu)中，以解決實(shí)際的圖像超分辨分析問題。全文的創(chuàng)新性研究工作主要有：
　　1.針對稀疏表示下圖像超分辨算法模型參數(shù)優(yōu)化選擇問題，提出了稀疏表示下圖像超分辨分析算法參數(shù)優(yōu)化總體架構(gòu)。利用給

3、出的性能效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行綜合仿真實(shí)驗(yàn)，分析稀疏重構(gòu)中各參數(shù)對重構(gòu)性能的不同影響。
　　2.針對稀疏表示下圖像超分辨分析中的字典構(gòu)成問題，提出了新的圖像超分辨重構(gòu)的冗余聯(lián)合字典訓(xùn)練方法。在分析單字典訓(xùn)練算法和現(xiàn)存聯(lián)合字典訓(xùn)練算法中的缺點(diǎn)和不足中基礎(chǔ)上，提出同時(shí)構(gòu)造聯(lián)合低、高分辨率字典的方法，建立低分辨率、高分辨率圖像塊的新的對應(yīng)關(guān)系。高分辨率圖像塊通過降采樣原理得到對應(yīng)的低分辨率圖像塊，然后通過稀疏系數(shù)的映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)由低分辨率字典

4、到高分辨率字典的一對一的映射，從而實(shí)現(xiàn)圖像的低高分辨率的重構(gòu)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，利用該訓(xùn)練的聯(lián)合字典可有效實(shí)現(xiàn)圖像超分辨重構(gòu)，且重構(gòu)圖像效果優(yōu)于傳統(tǒng)的圖像超分辨分析算法。
　　3.針對稀疏表示下圖像超分辨分析算法的實(shí)際應(yīng)用問題，結(jié)合實(shí)際的醫(yī)學(xué)圖像和衛(wèi)星遙感圖像的特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用需求，進(jìn)行稀疏表示下醫(yī)學(xué)圖像和遙感圖像的超分辨分析應(yīng)用研究。利用磁共振圖像和衛(wèi)星遙感圖像庫進(jìn)行圖像超分辨仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的超分辨分析參數(shù)優(yōu)化方法并