基于正則化機(jī)制的超分辨率圖像重建算法研究.pdf

1、基于多幀圖像序列的超分辨率(SR)圖像重建技術(shù)是指利用多幀低分辨率(LR)圖像之間的互補(bǔ)信息,運(yùn)用數(shù)字信號處理技術(shù),重建出包含更多細(xì)節(jié)的、分辨率更高的圖像,即高分辨率(HR)圖像的技術(shù)。SR重建技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用且易于實(shí)現(xiàn)的圖像分辨率提高方法,該技術(shù)的研究具有重要的理論與實(shí)用價值。目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如:衛(wèi)星遙感以及天文探測、國防軍事探測、目標(biāo)動態(tài)跟蹤與監(jiān)測、交通監(jiān)視、醫(yī)學(xué)成像等。高精度的圖像配準(zhǔn)算法、快速有效并且魯棒

2、性更好的重建算法是SR重建研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　 本文以基于多幀圖像序列的SR重建算法和參數(shù)選取為研究主線,重點(diǎn)研究了基于確定性正則化的SR重建算法,詳細(xì)介紹了該算法的基本原理,對于其中的數(shù)值保真項(xiàng)和正則化約束項(xiàng)的選取方法進(jìn)行了深入地分析和實(shí)驗(yàn)對比。本文在正則化重建算法框架下,提出了一種新的代價方程式,采用了基于差值權(quán)值機(jī)制的數(shù)值保真項(xiàng)和非局部的雙邊濾波正則約束項(xiàng),因此,能夠充分利用LR圖像所包含的信息,在濾波的同時能夠有效的

3、保持圖像的邊緣信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的算法能夠較好的改進(jìn)重建結(jié)果。
　　 正則化參數(shù)的選取對于SR重建結(jié)果和算法的收斂性都有著重要的影響。對于正則化參數(shù)的選取研究較少,很多是采用主觀經(jīng)驗(yàn)判斷來設(shè)置參數(shù)的方法。本文首先對現(xiàn)有的正則化參數(shù)的選取方法進(jìn)行了簡要地討論和分析,在已有的基于比例參數(shù)選取方法的基礎(chǔ)上,利用重建過程中的差值收斂曲線進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究,提出了一種基于變長步長的動態(tài)比例正則化參數(shù)更新方法。該方案考慮到了圖像的邊緣

4、信息與正則參數(shù)的關(guān)系,具有一定的邊緣保持性;采用變長步長來進(jìn)行迭代,提高了算法的收斂速度和精確性;采用指數(shù)函數(shù)來約束比例關(guān)系,達(dá)到減少人為控制參數(shù)范圍的目的。同時,本文還分析了影響重建效果的迭代終止條件等因素。該方法通過分析重建過程中迭代更新的總代價差、數(shù)值保真項(xiàng)和正則約束項(xiàng)的變化,來確定正則化參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算更新,保證了正則化參數(shù)選取的理性,同時通過選取合適的函數(shù)保證了參數(shù)的范圍,盡可能減少人為主觀確定的因素。實(shí)驗(yàn)證實(shí)該方法的有效性,能