圖像及視頻超分辨率重建研究.pdf

1、在圖像重建和復原領域，圖像分辨率是指獲得該圖像的成像系統(tǒng)的分辨率，它是決定圖像質量的基本要素。隨著圖像技術的發(fā)展，人們對高分辨率圖像的需求越來越強烈，這是由于高分辨率圖像能提供有關目標更多的細節(jié)信息，更能充分地表現(xiàn)景物特征，這對于圖像的分析和應用都非常重要。 當前獲得高分辨率圖像的方法主要有兩種。一種是通過提高成像系統(tǒng)的分辨率來獲得高分辨率的圖像。主要途徑是通過減小單個感光單元的尺寸，從而增加單位面積內的像素數(shù)量達到提高圖像分辨

2、率的目的。然而由于各種噪聲以及傳感器自身的物理特性等因素的影響，通過減小單個傳感器尺寸來提高圖像分辨率的方法會受到一定的限制。而對于普通的商業(yè)用途而言，使用高精度的光學部件和昂貴的傳感器來獲得高分辨率的圖像，其成本太高，并不是一種經濟的選擇。另外，即使使用了高分辨率的成像設備，但由于需求地不斷增長，依然需要進一步提高成像系統(tǒng)的分辨率，以期獲得更高分辨率的圖像。因此，僅僅通過改進成像設備來達到提高圖像分辨率的目的總是有限的，我們還必須借助

3、其他手段提高圖像分辨率。利用信號處理方法，通過對一組低分辨率圖像之間的信息融合，同樣可以提高圖像分辨率，這就是超分辨率圖像重建技術。它已被廣泛應用于高分辨率成像技術中，是目前圖像處理最活躍的研究領域之一。 超分辨率圖像重建的主要機理是：低分辨率圖像序列可以看作是對同一幅高分辨率圖像在不同位置采樣的結果。由于低分辨率圖像之間存在不同的亞像素位移，每幅圖像都包含了關于高分辨率圖像的新信息，通過發(fā)掘這些信息就能夠從這組低分辨率的圖像重

4、構出高分辨率的圖像。 超分辨率圖像重建研究的主要內容有：準確的成像模型、精確的亞像素運動估計、重建框架、超分辨率重建的理論分析及應用等。對于超分辨率重建中的主要內容，本文開展了一些研究工作，本文工作的創(chuàng)新點有以下幾個方面： 1．基于多優(yōu)化目標超分辨率重建的概念，提出了多目標規(guī)整化圖像與運動場超分辨率重建方法和隔行視頻超分辨率重建。在貝葉斯框架下，論文推導了超分辨率圖像重建的能量泛函。該泛函包括了兩個優(yōu)化目標：一個是圖像的

5、優(yōu)化目標，另一個是運動場的優(yōu)化目標。論文所提方法克服了超分辨率圖像重建的病態(tài)特性; 2．提出了基于總變分的盲超分辨率圖像重建的方法。論文通過分析低分辨率圖像的成像過程，提出了基于規(guī)整化的盲超分辨率重建能量泛函。在求解時采用了交替最小化方法，并在迭代過程中，利用對圖像和降晰函數(shù)的先驗知識，對結果施加約束，最后得到了合理的結果; 3．提出了基于時空光滑約束的總變分最小化視頻去隔行方法。試驗證明，時空光滑約束可以有效克服去隔行

6、問題的病態(tài)特性。在求解能量泛函時，論文采用了凸半二次規(guī)整化方法; 4．提出了基于棱邊檢測與運動補償相結合的去隔行算法。論文利用棱邊檢測算子，將圖像區(qū)分為棱邊部分與非棱邊部分，這樣就較好地解決了圖像中棱邊部分去隔行和非棱邊部分去隔行的不同要求。另外，論文提出的棱邊方向檢測模板具有較強的適應性，能在較大尺度上確定棱邊的走向; 5．論文提出了三個評價標準。其中，分辨率深度標準可以定量評價超分辨率圖像重建的效果。平均可分辨度標準