單幅圖像超分辨技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字圖像的超分辨（SR，Super-Resolution）重建是計(jì)算機(jī)視覺中一個(gè)很重要的基礎(chǔ)性問題，也是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域由來已久的研究熱點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。圖像超分辨重建技術(shù)的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：基于傳統(tǒng)插值理論的方法、基于模型/重建的方法和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。基于插值的方法以數(shù)據(jù)的連續(xù)性假設(shè)為基礎(chǔ)，重建效果較差卻一般具有很高的時(shí)間效率，是目前應(yīng)用范圍最為廣泛的一類技術(shù)。但這類技術(shù)種類繁多，目前還沒有

2、從理論角度對這類方法進(jìn)行統(tǒng)一說明的相關(guān)文獻(xiàn)資料；基于重建的技術(shù)一般是通過對數(shù)字圖像成像的逆過程進(jìn)行建模來重建高分辨率圖像，這類方法重建效果比插值方法好，但時(shí)間性能較差，而且對縮放因子比較敏感，很少用在實(shí)際應(yīng)用中；基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法是目前最有前景的一類技術(shù)，也是該領(lǐng)域當(dāng)前的研究熱點(diǎn)內(nèi)容。但是，訓(xùn)練樣本的兼容性和質(zhì)量，以及時(shí)間性能是這類技術(shù)面臨的主要問題。針對上述超分辨技術(shù)存在問題，本文對數(shù)字圖像超分辨技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并分別提出

3、了相應(yīng)的解決方案。本文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　1.通過大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)諸多傳統(tǒng)多項(xiàng)式插值技術(shù)之間的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。本文利用密切多項(xiàng)式近似的理論框架為當(dāng)前大多數(shù)多項(xiàng)式插值算法提供了統(tǒng)一的理論描述和規(guī)律性的解決方案。這一理論框架既可以用于對現(xiàn)有插值算法進(jìn)行分析與比較，又可以用于開發(fā)新的插值算法。
　　2.提出了一種基于模型/重建的圖像超分辨算法。該算法通過泰勒展開式對輸入圖像進(jìn)行預(yù)處理，使輸入圖像處于一種過度處理

4、狀態(tài)，再利用曲率逆向擴(kuò)散對其進(jìn)行調(diào)整。這種改變迭代初始狀態(tài)的處理既可以有效縮短處理時(shí)間，又可以提高結(jié)果圖像的對比度和清晰度。
　　3.重點(diǎn)研究了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的超分辨技術(shù)，針對訓(xùn)練樣本質(zhì)量和時(shí)間效率問題提出了基于盲模糊估計(jì)與詞典學(xué)習(xí)的單幅圖像超分辨算法，從減少低分辨率特征空間與高分辨率特征空間之間的差異性的角度提出了基于統(tǒng)一最小二乘規(guī)則的單幅圖像超分辨算法。為了進(jìn)一步提高機(jī)器學(xué)習(xí)方法的時(shí)間效率，采用錨定鄰域回歸對上述方法進(jìn)行了改進(jìn)并