圖像和視頻的盲超分辨率算法研究.pdf

1、一直以來,人們?cè)O(shè)法提高數(shù)字成像系統(tǒng)獲取圖像的分辨率。更高的分辨率可以提供更多的圖像細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)一方面可以提高人們對(duì)于圖像的主觀視覺感受，便于人們從中獲取更多的信息；另一方面可以改善圖像質(zhì)量，進(jìn)而提高后續(xù)圖像分割，模式識(shí)別等算法模塊的準(zhǔn)確性和可靠性。獲取高分辨率圖像的最直接辦法是采用高分辨率的圖像傳感器，但是這將不可避免地提高系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模部署。所以，圖像超分辨率這種基于現(xiàn)有的硬件設(shè)備，通過軟件算法提高圖像分辨率的技

2、術(shù)具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　圖像超分辨率是典型的反問題，清晰準(zhǔn)確地建立正向過程的數(shù)學(xué)模型（即圖像退化模型）是對(duì)其正確求解的基礎(chǔ)和前提。在現(xiàn)有的超分辨率算法中，通常假設(shè)圖像的退化模型是已知的。然而，這種假設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中往往是不成立的。本文中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明不準(zhǔn)確的圖像退化模型會(huì)嚴(yán)重地影響現(xiàn)有圖像超分辨率算法的性能。因此，本文重點(diǎn)研究了退化模型未知情況下的超分辨率，即盲超分辨率問題。
　　對(duì)于單幀圖像盲超分辨率問題，本文

3、提出一種新的迭代算法，循環(huán)地估計(jì)圖像退化模型和超分辨率圖像，算法采用基于最大后驗(yàn)概率（MAP）的框架對(duì)超分辨率重建圖像進(jìn)行估計(jì)；采用基于樣本的機(jī)器學(xué)習(xí)（非線性主分量分析）方法對(duì)估計(jì)的圖像退化模型進(jìn)行正則化約束。文中分別使用計(jì)算機(jī)仿真圖像和真實(shí)獲取的圖像對(duì)該算法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的算法所獲得的結(jié)果在圖像主觀和客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　視頻信號(hào)作為圖像信號(hào)在時(shí)間上的延展，一方面具有與圖像信號(hào)類似的成像

4、過程，數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)規(guī)律；另一方面又具有很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性。本文以單幀圖像盲超分辨率算法為基礎(chǔ)，結(jié)合視頻信號(hào)的特點(diǎn)，提出了一種動(dòng)態(tài)的視頻盲超分辨率算法結(jié)構(gòu)。算法借鑒成熟的圖像壓縮算法框架，充分利用視頻的時(shí)間相關(guān)性，將視頻分為靜態(tài)幀和動(dòng)態(tài)幀。靜態(tài)幀直接采用單幀圖像盲超分辨率算法進(jìn)行重建；動(dòng)態(tài)幀采用圖像融合技術(shù)，將兩幅分別經(jīng)過空域插值和時(shí)域運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而獲得的候選圖像融合成更高質(zhì)量的超分辨率重建圖像。實(shí)驗(yàn)證明，該算法可以在獲得較好的視頻重建效果的