基于稀疏编码的红外显著区域超分重建算法

由于红外光学衍射限和红外探测器的局限,得到的红外图像噪声相对偏大,分辨率偏低。对红外图像进行超分辨率重建可以提高图像分辨率,但同时又会增强背景噪声。针对此问题,提出了基于稀疏编码的红外显著区域超分重建算法,将超分重建和显著度检测相结合,可以提高目标分辨率并降低背景噪声。首先采用双层卷积提取图像特征,并自适应选择图像信息熵较大的图像块用于训练联合字典。然后利用稀疏特征计算显著度获取显著区域,再将显著区域用训练好的字典进行超分辨重建,与目标无关的背景区域采用高斯滤波。实验结果显示改进的重建算法在同等条件下重建效果优于重建模型ScSR和SRCNN,图像信噪比提高3～4倍。     

一种基于自适应正则化的图像超分辨率重建模型

为了解决图像超分辨率重建中稀疏系数解的不精确问题,提出了一种自适应正则化级联稀疏矩阵的超分辨率重建算法。根据图像自身的特性,采用自适应正则化项对图像局部进行处理,实现图像的局部约束,构建基于自适应正则化的稀疏矩阵函数。另外,为了提高图像的可清晰性,采用基于全局约束的退化模型改进处理结构。测试结果表明,与其他常用算法相比,提出的自适应正则化的图像超分辨率重建算法能够构建更清晰的超分辨率图像。     

融合内外特征的图像超分辨率算法

针对单一先验知识不足以约束病态严重的图像超分辨率问题,本文提出了融合内外特征的图像超分辨率算法。针对图像的自相似性,通过采用基于内部特征的深度卷积网络学习来增强输入图像的细节纹理,去除超分辨率图像伪影;同时,使用基于外部图像的稀疏约束方法来学习图像结构信息,并结合高频残差字典来解决超分辨率重建中的高频信息缺失问题;最后通过卷积稀疏方法分别从基础层和细节层来融合内外特征的重建图像,以获得细节清晰、去伪影的超分辨率图像,进一步提高图像质量。与传统算法相比,本文算法在重建图像的纹理特征和质量上都得到了增强,且视觉效果与峰值信噪比较传统算法有所改善。     

基于稀疏K-SVD的单幅图像超分辨率重建算法

图像的超分辨率重建技术可以提升图像质量,改善图像视觉效果,在现实中具有很高的实用价值。针对基于K-SVD的超分辨率重建算法的不足,本文提出一种基于稀疏K-SVD的单幅图像超分辨率重建算法。首先,采用稀疏K-SVD方法进行训练获得高低分辨率字典对,以待重建的低分辨率图像及其降采样作为字典训练的样本,提高了字典和待重建的低分辨率图像的相关性;然后,采用逐级放大的思想进行重建;最后,利用非局部均值的方法,进一步提高重建效果。实验表明,与基于K-SVD的超分辨率重建算法相比,本文算法重建图像的峰值信噪比平均提高了0.6dB左右。重建图像在视觉效果上,也有一定程度的提升。     

基于针对性字典的压缩图像稀疏超分辨率重建

为了有效地重建压缩低分辨率图像,提出一种基于针对性字典的压缩图像稀疏超分辨率重建算法.首先,根据压缩低分辨率图像的形成特点,对训练库图像进行针对性的下采样压缩编码处理,进行超完备字典的训练;然后,通过训练所得的针对性字典对压缩低分辨率图像进行稀疏表示的超分辨率重建.为进一步恢复图像的高频信息,进行了针对性残差字典训练,并对图像进行高频信息补偿,得到稀疏重建后的图像主观效果更加突出,客观评价参数也得到较大提升.实验结果表明,该算法对压缩图像的超分辨率重建更具针对性,具有良好鲁棒性和高效性.     

压缩传感条件下红外和可见光图像融合技术的研究

为了提高夜间对目标的识别能力,红外和可见光图像融合技术被广泛应用到夜视系统中。使用压缩传感技术可以通过获取信号的少量线性投影来保留信号的完整信息,解决红外成像中红外探测器件与图像分辨率之间的矛盾。以压缩传感测量值作为图像内容特征,直接进行图像融合,可以减少重构误差和计算量。因此本文提出一种压缩传感条件下的红外和可见光图像融合算法。首先,本文算法同时考虑融合图像和原始图像的相似度和对原始图像特征的保留程度,提出一个新颖的代价函数。然后,采用L₁范数优化求解该代价函数,得到融合图像对应的稀疏系数。最后,利用字典和该稀疏系数重构为融合图像。通过和几种压缩传感条件下的融合算法比较,可以看出本文算法在主观视觉效果和客观评价方面均具有显著优势。该算法为压缩传感条件下的图像融合提供一种新的有效手段。      

基于卷积稀疏编码与生成对抗网络的图像超分辨率重建

针对现有图像超分辨率重建算法的重建图像仍存在高频信息缺失、噪点增多问题，本文提出了一种基于卷积稀疏编码与生成对抗网络的图像超分辨率重建模型。首先，利用卷积网络实现稀疏编码并获取图像稀疏表示，充分利用图像的先验信息，有效避免重建图像高频信息缺失和噪点增多的问题；在得到低分辨率图像的稀疏表示后，通过重建模块对稀疏表示进行重建得到超分辨率图像；随后，鉴别器对重建图像进行鉴别，缓解由PSNR主导的算法导致重建图像趋于平滑的问题。在不断对抗训练后，最后的重建图像具有更好的视觉效果。本文在Set5、Set14、BSD100和Urban100通用测试数据集上进行2倍和4倍的超分辨率重建实验，并与Bicubic、SRGAN、EDSR和ESRGAN对比。与ESRGAN方法相比，本文模型在4个数据集上平均PSNR提升约0.702 8 dB，平均SSIM提升约0.047，平均LPIPS提升了0.016。实验结果表明，所提出的模型具有较强的竞争力，能够恢复更多的细纹理细节且具有更好的清晰度。     

基于离线双字典学习算法的图像超分辨率重建研究

为了提高图像超分辨率重建的质量,采用离线双字典学习算法。首先图像块建立字典稀疏模型,确定字典中原子数量;然后使用基于离线字典学习对图像稀疏编码,同时把稀疏编码统一到一个框架中进行优化编码;接着对字典进行分解多个子字典,将图像块中像素点的列向量在子字典展开;最后双字典与超分辨率重构中不同分辨率的异构数据进行同构化,确定控制残差条件,给出了算法实现过程。实验仿真显示本文算法重建效果清楚,峰值信噪比最大,BIQI最小。     

基于几何字典学习和耦合约束的超分辨率重建

传统的基于稀疏表示的超分辨率重建算法对所有图像块,应用单一冗余字典表示而不能反映不同几何结构类型图像块间的区别。针对这一问题,本文探索图像局部几何结构特性,提出一种基于结构特性聚类的几何字典学习和耦合约束的超分辨率重建方法。该方法首先对训练样本图像块进行几何特性聚类,然后应用K-SVD算法为每个聚类块联合训练得到高低分辨率字典。此外,在重建过程中引入局部可控核回归和非局部相似性耦合约束,以提高重建图像质量。实验结果表明,与单一字典超分辨率算法相比,本文方法重建图像边缘和细节部分明显改善,评价参数较大提高。     

基于卷积稀疏自编码的图像超分辨率重建

针对卷积稀疏编码算法中特征映射的准确性的问题,为了进一步提高图像超分辨率重建的的质量,文中提出一种基于卷积稀疏自编码的图像超分辨率重建算法。该算法首先在预训练阶段利用稀疏自编码器对输入高低分辨率图像分别进行训练,得到对应的图像稀疏特征表示;然后再由卷积神经网络根据得到的稀疏系数共同训练相应的滤波器及特征映射函数并更新到最优解;最后由高分辨率滤波器和对应的稀疏表示系数卷积求和,得到高分辨率重建图像估计。实验结果显示,改进算法的峰值信噪比（PSNR）结果较卷积稀疏编码算法提高了近0.1 dB,有效提高了重建图像的质量。     

非局部联合稀疏近似的超分辨率重建算法

该文结合联合稀疏近似和非局部自相似的概念,提出非局部联合稀疏近似的超分辨率重建方法。该方法将输入图像的跨尺度高、低分辨率图像块统一进行联合稀疏编码,建立它们之间的稀疏关联,并将这种关联作为先验知识来指导图像的超分辨率重建。该文方法保证跨尺度自相似集具有相同的稀疏性模式,能更有效地利用图像的自相似性先验信息,提高算法的自适应性。通过自然图像实验,与其它几种基于学习的超分辨率算法对比,超分辨率效果有较好改善。     

基于专家场先验模型的图像超分辨重建算法

为了进一步提高图像超分辨率重建的质量,针对非局部集中稀疏表示算法中重建图像的噪声问题,提出了一种基于专家场先验模型的图像超分辨率重建改进算法。首先,利用专家场模型从图像训练集中学习整幅图像的先验知识建立全局先验模型;然后将学习到的先验信息用于非局部集中稀疏表示模型求解最优稀疏表示系数;最后,得到高分辨率图像估计。该算法在超分辨率重建迭代运算的同时,同步更新专家场模型参数,因此在不显著增加运算复杂度的情况下,通过选取合适的先验约束,有效地增强了图像重建的效果。实验结果表明:相比非局部集中稀疏表示算法,文中算法对无噪和有噪降质图像均能取得较好的峰值信噪比结果,并且能够进一步提高有噪图像的去噪效果。     

基于稀疏表示的图像去噪和超分辨率重建

目前超分辨率的研究分成静态图像超分辨率和动态图像超分辨率两大类,静态图像超分辨率是指利用单张低分辨率图像内容来重建出高分辨率图像,本质上高分辨率图像的高频成分不能由原有低频成分算出,故如何补足高频成分以避免模糊现象是提升视觉质量的关键也是研究重点。图像去噪和超分辨率的目的是为了解决数字图像分辨率不足所提出的技术。这个技术主要是应用在某些只能得到单张低分辨率图像的场合,利用仅有的一张低分辨率图像来产生应用上所需的高分辨率图像。稀疏表示作为一种重要的数据编码与表达方式,不仅在人类的视觉认知机理上具有明确的理论依据,而且在信号表达与重建理论方面得到了严格的证明和推导。本文主要采用稀疏表示理论,对图像去噪和超分辨率重建的相关技术与算法进行研究。     

基于稀疏表示的超分辨率图像重建

针对单幅低分辨率图像的超分辨率重建,提出一种基于稀疏表示的改进算法。通过联合输入低分辨率图像块和对应生成的高分辨率图像块,求解其在高低分辨率字典对上的稀疏表示系数,再将系数与高分辨率字典结合,修正输出的高分辨率图像块。仿真实验表明,文中提出的算法有效提升了重建图像的质量。     

一种混合红外云图超分辨率重建算法

红外云图具有分辨率较低、图幅大和纹理丰富等特点。针对相关研究目前在算法效率优化和局部细节分析方面仍有不足,提出了一种混合超分辨率重建算法。该方法结合双三次插值重建方法和基于稀疏表达的重建方法在不同类型图像区域中的各自优势,利用方差将滑动窗口中的图像块区分为平坦和边缘两种类型;采用双三次插值方法重建平坦型图像块,采用基于稀疏表达的方法重建边缘型图像块。利用目视、峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)以及残差图评估了算法效果。实验结果表明,本文方法在PSNR指标上比插值法平均提高了1 dB,比稀疏法也略有提升;经局部观察发现,改进重建结果中平坦区域噪声减少;该方法的重建耗时明显减少。     

基于自相似性约束的视频稀疏超分辨率重建

通过研究帧间自相似性对图像重建的影响,提出一种自相似性约束的单视频稀疏超分辨率重建算法,以达到保持图像局部结构完整性的同时有效去噪的目的。该算法运用主成分分析PCA训练出适应图像不同局部结构的分类词典;通过帧间光流场的粗略运动估计和帧内帧间的精确块匹配,搜索自相似信息,运用非局部均值NLM滤波,并以此约束稀疏模型。仿真实验表明,提出的算法无论是客观指标,还是主观视觉上都超过了进行比较的几种分辨率提高算法。     

图约束字典和加权稀疏表示人脸超分辨率算法北大核心

针对低分辨率、低质量人脸图像重建问题,提出了一种新的基于稀疏表示的人脸超分辨率算法。在训练阶段,人脸的位置特征被用于保持人脸块的全局信息,人脸块间的几何结构被用于保持高低分辨率超完备冗余字典的流形结构,从而提高字典的表达能力;在重建阶段,K近邻加权稀疏表示被用于消除稀疏编码噪声,以提高高分辨率人脸图像重建系数的精度。实验结果表明,提出的方法取得了较好的主客观质量。     

图约束字典和加权稀疏表示人脸超分辨率算法

针对低分辨率、低质量人脸图像重建问题,提出了一种新的基于稀疏表示的人脸超分辨率算法。在训练阶段,人脸的位置特征被用于保持人脸块的全局信息,人脸块间的几何结构被用于保持高低分辨率超完备冗余字典的流形结构,从而提高字典的表达能力;在重建阶段,K近邻加权稀疏表示被用于消除稀疏编码噪声,以提高高分辨率人脸图像重建系数的精度。实验结果表明,提出的方法取得了较好的主客观质量。     

基于改进稀疏表示正则化的SR重建算法

基于视觉的无人机自主导航过程中,对航路点进行准确识别是引导无人机朝着航路点方向精确飞行的关键。然而,当无人机到达航路点识别距离后,由于机载图像传感器受天气因素及成像过程中的脱焦、衍射等现象影响,常导致获取到的航拍图像模糊、空间分辨率较低,从而直接影响了后续航路点识别的精度。针对这一问题,提出了一种改进稀疏表示正则化的航拍图像超分辨率重建算法。首先,基于稀疏表示正则化框架,利用自回归和非局部相似约束构建目标函数的正则化项;其次,根据图像局部方差能有效区分图像的边缘区域和平滑区域这一特性,自适应地选取正则化参数得到超分辨率重建模型中的目标函数;最后,使用MM (Majorization-Minorization) 算法求解目标函数的凸优化问题,得到重建后的高分辨率图像。实验结果表明:与传统的正则化SR重建算法相比,文中算法能够有效的提高航拍图像的空间分辨率,使得重建后的图像包含了更多的特征细节信息,这为航路点识别提供了帮助。     

基于L0范数稀疏表达的图像盲超分辨率重建

由于大部分超分辨率图像重建方法都是建立在图像的点扩散函数为已知或假设点扩散函数为高斯模糊核的条件下,但真实的低分辨率图像中的点扩散函数并不是高斯函数,而是由随机的相机抖动造成的。为了提高重建的超分辨率图像质量并使其更接近真实场景,提出了一种基于L0范数稀疏表达的图像盲超分辨率重建方法。首先利用了基于L0范数的梯度最小化方法估计出超分辨率图像中的点扩散函数,再通过点扩散函数的估计在超分辨率重建的过程中有效地去除图片的模糊效应,最后利用反向传播算法,使重建的超分辨率图像更接近真实。通过实验结果表明,提出的方法相对于双三次插值法和基于多字典学习的图像超分辨率重建算法可以得到更清晰的重建效果,峰值信噪比和平均结构相似度均有提高,最后在真实图片重建测试效果中也得到了更好的验证。