基于回歸學(xué)習(xí)的圖像超分辨算法研究.pdf

1、圖像超分辨是當(dāng)前數(shù)字圖像處理研究中的熱點(diǎn)問題,其目的就是在不改變現(xiàn)有成像系統(tǒng)的前提下,以低成本從低分辨率圖像中得到高分辨率圖像。對(duì)于這一病態(tài)問題,主要有三類解決方法:基于插值的圖像超分辨算法、基于多幀重建的圖像超分辨算法和基于學(xué)習(xí)的圖像超分辨算法。前兩種算法已經(jīng)相對(duì)成熟,基于學(xué)習(xí)的圖像超分辨是當(dāng)前超分辨重建研究的熱點(diǎn),由于使用了訓(xùn)練數(shù)據(jù),所以在主觀視覺評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)上都有較好的效果。本文主要研究基于回歸分析的超分辨重建,通過在訓(xùn)練集上的

2、學(xué)習(xí),建立高分辨率圖像與低分辨率圖像之間的映射關(guān)系,進(jìn)一步設(shè)計(jì)并優(yōu)化基于回歸學(xué)習(xí)的超分辨算法。主要的研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下:
　　 1)提出基于正交基匹配追趕(Orthogonal Matching Pursuit,簡(jiǎn)稱OMP)的線性核回歸圖像超分辨算法。本文將圖像超分辨重建問題轉(zhuǎn)化為線性核回歸問題,求解圖像的低分辨圖像和高分辨圖像之間的線性映射關(guān)系。由于回歸過程中涉及到大規(guī)模樣本的學(xué)習(xí),計(jì)算復(fù)雜度高,為此,采用正交基匹配追趕的方法

3、求解回歸學(xué)習(xí)中的相應(yīng)參數(shù),所提算法在標(biāo)準(zhǔn)的圖像庫(kù)上測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了算法在執(zhí)行時(shí)間及效果上的有效性。
　　 2)提出基于局部線性回歸的圖像超分辨算法。將超分辨圖像僅僅看成對(duì)應(yīng)的低分辨圖像的函數(shù),而不依賴于訓(xùn)練庫(kù)中其它的低分辨圖像。對(duì)該問題的建模,充分考慮了低分辨率圖像空間與高分辨率圖像空間之間的結(jié)構(gòu)相似性。本文采用近鄰訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行超分辨映射訓(xùn)練,首先在訓(xùn)練圖像庫(kù)中尋找與詢問圖像塊最相似的低分辨圖像塊,并找到對(duì)應(yīng)的高分辨圖像塊

4、,建立線性回歸模型,從而建立低分辨圖像與高分辨圖像之間的函數(shù)映射關(guān)系,即高分辨圖像的每個(gè)像素值僅僅依賴于當(dāng)前的低分辨圖像的像素值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法在超分辨效果的有效性。
　　 3)提出基于高斯過程回歸(Gaussian Process Regression,簡(jiǎn)稱GPR)的圖像超分辨算法。進(jìn)一步將圖像超分辨重建問題轉(zhuǎn)化為高斯核回歸問題,求解高分辨率圖像和低分辨率圖像之間的非線性映射關(guān)系,并利用該映射關(guān)系對(duì)詢問的低分辨圖像進(jìn)行高分