圖像及視頻超分辨率重建技術研究.pdf

1、高分辨率圖像能提供目標場景更多的細節(jié)信息，對于圖像的分析和處理有重要作用。隨著視頻和圖像處理技術應用的普及和快速增長，人們對視頻和圖像序列的高分辨率要求越來越高，這對感光器制造技術提出了新的挑戰(zhàn)。然而，當前通過減小單位像素尺寸或增大感光器芯片尺寸的硬件方案都存在技術上的瓶頸，同時價格昂貴的高精密感光器不適合于普及應用。因此，在現(xiàn)有條件限制下，如何提高圖像和視頻序列的空間分辨率，就成為人們研究的重點。超分辨率重建技術就在這種背景下應運而生

2、。該項技術通過信號處理的軟件方法實現(xiàn)圖像空間分辨率的提升，它利用多幅關于同一場景的具有亞像素級位移的低分辨率圖像來重建高分辨率圖像。超分辨率重建可突破圖像采集設備的分辨率限制，充分利用多幀低分辨率圖像之間的互補信息，實現(xiàn)亞像素級的圖像信息融合。利用此項技術能夠在不升級現(xiàn)有采集設備的情況下，提高采集圖像的分辨率;也能夠在不增加傳輸信號帶寬的情況下，改善圖像或視頻的畫面質量。因此，超分辨率重建技術在遙感、軍事、醫(yī)學成像等領域有很廣泛的應用前

3、景，當前，超分辨率重建技術已成為圖像處理領域最熱門的研究內容。隨著研究的加深，超分辨率研究范圍已經(jīng)從傳統(tǒng)的原始圖像序列拓展到壓縮視頻，從空間分辨率拓展到時間分辨率，從單視點視頻拓展到多視點視頻。
　　 本文對超分辨率重建技術中的若干關鍵問題進行了研究，主要集中在圖像配準、立體圖像視差估計、立體視頻的空域/時域超分辨率重建等方面。具體工作和研究成果如下:
　　 1、超分辨率重建通常包含圖像配準、插值、復原及后處理等操作，圖

4、像配準是其中最為基本的一步，它的性能直接影響到圖像超分辨率重建的效果。本文提出一種結合小波多分辨率分解、NEDI插值和三步法塊匹配的亞像素配準方法，在保證配準精度的同時，可大大減少搜索量，提高配準速度。
　　 2、基于傳統(tǒng)香農熵的互信息是一個定量測度，它以圖像中各種灰度值出現(xiàn)的概率為出發(fā)點，只考慮了兩幅圖像中對應像素的關系，忽略了水平面上像素之間的空間相關性，使得配準的峰值不夠尖銳，配準的最佳位置難于確定。本文提出一種結合圖像梯

5、度、方差和歸一化互信息的相似性測度，有效融合圖像定性的空間位置關系和定量的灰度統(tǒng)計信息，緩解了基于單一互信息測度配準容易出現(xiàn)的局部極值問題，同時對噪聲圖像具有一定的魯棒性。
　　 3、提出一種結合自適應加權和互信息準則的局部立體匹配方法，將前者在代價聚合中的優(yōu)勢，以及后者在代價計算中的優(yōu)勢聯(lián)合起來，有效提高了立體匹配的抗輻射干擾性能力。實驗結果表明，本文所提出的立體匹配算法獲得的視差精度與當前優(yōu)秀的局部算法精度相當，尤其能夠很好