基于相似性約束的視頻超分辨率重建研究.pdf

1、數(shù)字圖像單位面積上像素的個(gè)數(shù)決定了其分辨率的高低，高分辨率圖像能夠提供更豐富的圖像細(xì)節(jié)信息。超分辨率重建是指對(duì)同一場(chǎng)景中的一幅或多幅低分辨率圖像進(jìn)行處理獲得一幅高分辨率圖像的過程。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，超分辨率重建在醫(yī)學(xué)成像、視頻傳輸、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文簡要介紹了超分辨率重建的基礎(chǔ)理論知識(shí)，包括圖像成像、觀測(cè)模型、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及超分辨率重建的一般方法。然后著重從單幀和多幀超分辨率重建兩個(gè)方向進(jìn)行

2、了研究，包括了三種單幀重建算法和一種多幀重建算法，其主要工作如下：
　　1、在研究了文獻(xiàn)[20]利用非局部相似性的圖像超分辨率重建算法基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)和理論分析驗(yàn)證了該算法存在的問題，提出了一種基于結(jié)構(gòu)相似性約束的殘差后處理單幀重建算法，對(duì)迭代反饋投影(IBP)輸出圖像進(jìn)行間接后處理，取得了比文獻(xiàn)[20]更好的重建效果。
　　2、研究了 IBP超分辨率重建算法存在的問題，提出了一種基于梯度導(dǎo)向約束的IBP單幀重建算法。由于沿

3、圖像邊緣的像素具有更高的相似性，所以該算法結(jié)合梯度導(dǎo)向和雙立方，引入了梯度導(dǎo)向插值，替換IBP迭代過程中的雙立方插值。這樣可以改變?cè)瓉淼母飨蛲苑答仦樽赃m應(yīng)反饋，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法不僅可以解決原始IBP算法存在的問題，還可以實(shí)現(xiàn)較快的處理速度。
　　3、分析了雙邊濾波的特性，利用初始插值圖像獲得雙邊濾波系數(shù)模板，對(duì)IBP迭代過程中的誤差圖像進(jìn)行邊緣修正。為了降低算法的復(fù)雜度，對(duì)圖像邊緣進(jìn)行邊緣檢測(cè)與擴(kuò)散，只對(duì)處于邊緣和跨邊緣區(qū)域的

4、誤差圖像進(jìn)行濾波。提出了一種基于雙邊濾波修正的單幀 IBP算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法可以有效的降低圖像的鋸齒效應(yīng)。
　　4、分析了視頻序列中存在的相似信息，為了提高相似信息搜索的準(zhǔn)確性，對(duì)初始插值序列進(jìn)行了預(yù)配準(zhǔn)。將1中介紹的殘差后處理拓展到時(shí)域中，雙邊濾波預(yù)處理、IBP和殘差后處理三個(gè)過程重復(fù)迭代兩次，最后再疊加一次雙邊濾波預(yù)處理和IBP。提出了一種基于相似性約束的多幀重建算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法重建后的圖像具有尖銳的邊緣和豐富的