基于Bandelet變換的時(shí)空域圖像超分辨重建研究.pdf

1、圖像和視頻的視覺感受主要依賴于圖像的時(shí)間分辨率和空間分辨率。時(shí)間分辨率越高，視頻中的運(yùn)動(dòng)畫面越自然；空間分辨率越高，圖像中的局部細(xì)節(jié)越明顯。超分辨技術(shù)旨在通過(guò)軟件方法提高圖像和視頻的時(shí)間/空間分辨率，以滿足人們視覺感官對(duì)獲取更豐富圖像信息的需要。
　　超分辨技術(shù)的研究可以分為時(shí)域超分辨技術(shù)和空域超分辨技術(shù)兩種。時(shí)域超分辨技術(shù)是指利用前后幀圖像信息估計(jì)中間幀圖像的方式，提高視頻的時(shí)間分辨率；空域超分辨技術(shù)是指從一幅或多幅低分辨率圖像

2、中產(chǎn)生更高空間分辨率的圖像。盡管研究者對(duì)時(shí)域和空域超分辨技術(shù)都進(jìn)行了大量研究，也取得了重要的成果，但包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)誤差、塊效應(yīng)、邊緣模糊等關(guān)鍵問(wèn)題依然沒有很好的解決。Bandelet變換是一種超小波變換，它能自適應(yīng)地跟蹤圖像邊緣特征，實(shí)現(xiàn)圖像的稀疏表達(dá)，因此人們將 Bandelet變換應(yīng)用于圖像壓縮領(lǐng)域，并取得了良好的效果。與傳統(tǒng)的方法相反，通過(guò)本文研究發(fā)現(xiàn)，將Bandelet的自適應(yīng)邊緣跟蹤特性應(yīng)用于圖像超分辨領(lǐng)域也能取得好的效果。

3、r>　　本文在研究圖像超分辨技術(shù)的基礎(chǔ)上，旨在利用 Bandelet變換的邊緣跟蹤的特性，克服傳統(tǒng)的超分辨技術(shù)所面臨的問(wèn)題，提高圖像和視頻的時(shí)間/空間分辨率。主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面：
　　1、為了提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確性，解決傳統(tǒng)塊匹配準(zhǔn)則不足，提出一種基于優(yōu)先置信度、匹配置信度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，該方法能夠提高塊匹配的速度和準(zhǔn)確性，減少誤匹配的可能性。方法首先通過(guò)對(duì)圖像靜止檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了圖像的靜止部分和運(yùn)動(dòng)部分的分割，再通過(guò)目標(biāo)塊的

4、優(yōu)先置信度的排序、運(yùn)動(dòng)矢量遞歸、匹配置信度局部全搜索等方法，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)矢量的快速估計(jì)；本文還通過(guò)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)時(shí)域和空域聯(lián)合濾波以及基于分區(qū)的重疊塊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)确椒▽?shí)現(xiàn)了圖像的時(shí)域超分辨。
　　2、傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的判斷準(zhǔn)則都是基于對(duì)塊像素一致性的判斷，沒有考慮到圖像的紋理和視覺特征，本文提出了基于bandelet相似性檢測(cè)的時(shí)域超分辨技術(shù)。其中，幾何相似性檢測(cè)能夠從圖像的幾何（邊長(zhǎng)、紋理）特性進(jìn)行相似塊匹配，視覺相似性檢測(cè)利用 Bande

5、let的多尺度分解和方向自適應(yīng)特性與人眼視覺特性（線性或正交相位、位移不變性、多尺度性、方向刺激敏感特性）的相同點(diǎn)，能夠從視覺特性進(jìn)行圖像的相似塊匹配。
　　3、針對(duì)單幀圖像超分辨率圖像重建算法中，現(xiàn)有的保護(hù)圖像邊緣的插值算法不能處理紋理復(fù)雜的圖像，而小波的邊緣插值算法由于其方向性局限，也不能充分利用圖像本身特有的幾何特征，本文提出了基于 Bandelet變換的邊緣自適應(yīng)單幀圖像的超分辨算法，該方法利用 Bandelet變換對(duì)圖像

6、進(jìn)行分區(qū)，對(duì)不同的區(qū)域采用不同的插值算法，特別在邊緣區(qū)域，采用了沿幾何邊緣方向進(jìn)行系數(shù)的投影和重新排列，利用重排系數(shù)在紋理方向上的收斂特性，對(duì)圖像在紋理方向進(jìn)行插值，實(shí)現(xiàn)了單幀圖像空間域的超分辨。
　　4、由于圖像中的噪聲和邊緣都包含有高頻成分，超分辨重建過(guò)程中保持圖像的邊緣特征與去噪是一個(gè)矛盾體，為了解決超分辨率圖像重建以及重建過(guò)程中噪聲的傳遞以及閾值函數(shù)適應(yīng)性不足的問(wèn)題。本文兼顧了 Bandelet和 Steins無(wú)偏估計(jì)降噪