基于多种正则化的改进超分辨率重建算法

为了解决超分辨率图像重建过程中无法同时降低平滑区域噪声和保持图像细节的问题,结合改进的非局部变分（NLTV）和全变分（TV）正则项方法提出一种新的超分辨率重建算法。首先,根据图像重尾分布特性,结合高斯分布、拉普拉斯分布及柯西分布改进了传统NLTV正则项系数,提出了改进的ANLTV正则项。然后利用ANLTV正则项基于分裂Bregman算法重建了初始的高分辨率图像。最后结合TV正则项对重建的高分辨率图像进行去模糊操作,进而得到最终的超分辨率图像重建结果。为验证所提算法的性能,分别利用该算法与传统的TV和NLTV算法进行超分辨率图像重建并对比。实验结果表明,所提出的方法相比于传统的TV和NLTV重建算法,其峰值信噪比、信噪比和结构相似度均有所提高,能够同时满足超分辨率图像重建过程中抑制噪声和保持边缘细节的需求。     

基于稀疏表示的自适应图像超分辨率重建算法

针对图像高分辨率重建过程中稀疏解的存在性和唯一性问题以及超分辨率图像的边缘特征和平滑噪声的关系进行了研究, 提出了局部正则化参数自适应选取的方法。结合联合构造字典的算法, 在重建过程中动态调整正则化参数。通过对图像的超分辨率实验证明, 改进的算法具有较高的可行性, 能有效平衡超分辨率图像的边缘特征和平滑噪声两者的关系, 与传统的超分辨率重建算法相比, 有更高的峰值信噪比。     

基于过完备字典的鲁棒性单幅图像超分辨率重建模型及算法

针对单幅含噪图像的超分辨率重建问题,基于图像在过完备字典下的稀疏表示建立了超分辨率重建模型.该模型中低分辨率字典采用K-SVD算法直接训练,高分辨率字典则由高分辨率图像块与低分辨率字典下的同构的表示系数进行逼近求得;近似的高分辨率图像块通过高分辨率字典乘以表示系数得到,为使重建结果对噪声具有鲁棒性,利用基于稀疏表示的噪声图像恢复的方法由重叠的近似高分辨率图像块求得最终结果.实验结果表明,文中模型无论是主观视觉还是客观评价指标均取得了较好的效果,并验证了模型及算法的有效性.     

基于高斯模糊的CNN的单幅图像超分辨率重建算法

近几年卷积神经网络在单幅图像超分辨率重建工作中取得了很大的进步,但是大部分基于卷积神经网络(CNN)的单幅图像超分辨重建算法是建立在低分辨率图像由高分辨率图像通过双三次插值法下采样取得的前提下,当这个假设不成立时,图像重建的客观评价指标PSNR以及主观的视觉效果就会较差。针对此问题,提出一种基于高斯模糊的CNN的单幅图像超分辨率重建算法,通过在图像输入网络前,将原始低分辨率图像与高斯模糊核进行卷积,并进行低频信息融合以增强网络的泛化能力,使用亚像素卷积法把图像上采样到目标图像大小,进而消减网络的参数数量,提升运算速度。实验结果表明,该算法在不同放大倍数下的重建效果均优于传统算法。     

基于POCS算法的图像超分辨率重建

传统POCS算法对图像进行超分辨率重建时,一般都假设所处理的噪声为零均值的加性高斯白噪声,当噪声为非高斯噪声如椒盐噪声时,POCS算法的重建效果将会下降.针对这一问题,本文对含噪图像首先采用平稳离散小波变换技术进行去噪预处理,然后再用POCS算法重建图像.实验证明,此方法对信噪比较低的图像有很好的重建效果,对高斯及椒盐等噪声处理比较有效.     

基于凸集投影（POCS）的车牌图像超分辨率重建研究

针对车牌识别中所拍摄的图像序列存在分辨率较低的问题,提出了利用图像间的互补信息来重建一幅高分辨率图像的方法,以便于车牌图像的识别。通过迭代求解法和高斯金字塔模型,快速精确地估计得到配准参数,采用凸集投影（POCS）算法对图像序列进行了超分辨率重建。实验表明算法具有亚像素级的配准精度和较强的稳健性,重建图像取得了良好的视觉效果。     

基于局部结构相似与协同表示的超分辨率图像重建

提出一种基于局部几何结构相似性和协同表示的超分辨率图像重建算法.该算法利用l2范数正则化的协同表示和局部几何相似约束模型求解低分辨率图像块在低分辨率字典下的线性表示系数,并利用这一系数重构出高分辨率图像块.文中基于l2范数的系数求解模型可得到解析解而不涉及局部最小解,相较于l1稀疏性约束具有较低的复杂度.实验结果表明,该算法对小尺寸超分辨率图像重建可行且有效,并在重构效果上具有明显的优越性.进一步研究表明,在放大因子增大和存在噪声的情况下,该算法较传统算法重构效果也有显著提高.     

超分辨率重建技术及其在太赫兹图像中的应用

超分辨率重建就是通过相应的算法,重建图像截止频率之外的细节信息,重构出一幅清晰的高分辨率图像。首先介绍了超分辨率重建算法——非均匀内差法,迭代反投影法（IBP）,凸集投影法（POCS）,说明了各算法的概念和应用,并着重介绍了基于最大后验概率（MAP）的图像超分辨率算法,给出了MAP超分辨率复原算法处理实际太赫兹图像的结果。实验表明,超分辨率图像重建具有重建效果好、抗噪声性能强的优点,有效地重建了高分辨率太赫兹图像,在太赫兹成像领域具有良好发展和应用前景。     

基于改进POCS算法的视频图像超分辨率重建

超分辨率技术是指通过融合多幅模糊、变形、频谱混叠的低分辨率图像来重建一幅高分辨率图像。本文提出一种基于POCS算法的视频图像超分辨率重建方法。POCS算法是图像超分辨率重建中的一种基本方法,本文在传统POCS算法的基础上,对重建过程中的初始高分辨率图像的估计加以改进,利用双3次插值法来获得初始估计;针对重建过程中容易出现的边缘振荡问题,利用边缘检测和修改PSF函数的方法使之得到解决。实验结果表明,重建后的高分辨率图像在提高分辨率的同时很好地保持了图像的细节。     

单帧红外图像超分辨率重建算法研究

针对目前基于插值的红外图像超分辨率重建算法主要把重心置于原始图像的像素上的问题,提出了一种将原始图像像素和插值像素相结合的红外图像超分辨率重建算法。该算法在最近邻插值算法的基础上,将其与自适应高斯滤波相结合,采用边插值边滤波的方式对红外图像进行超分辨率重建处理。由红外数据集的大量对比试验结果可知,该算法能够在不以时间消耗为代价的前提下使重建结果得到有效提升。具体表现为其重建结果的客观评价指标与经典的图像插值算法相比提高了约2.8%～3.2%,并且能够有效减少噪声、锯齿和模糊现象。该算法有助于推动红外图像超分辨率重建在军事、医疗等领域的发展。     

自适应IQA阈值序列图像NLM超分辨重建方法

序列图像超分辨率（super resolution,SR）算法可以利用多帧低分辨率图像之间的互补信息重建出一张高分辨率结果。传统非局部均值（non-local means,NLM）超分辨率重建方法的迭代次数选取和最佳SR重建结果筛选过程高度依赖使用者经验值和主观评价,这极大地增加了算法复杂度,降低了算法的鲁棒性。为了解决这两个问题,提出一种基于图像质量评价（image quality assessment,IQA）自适应阈值的NLM超分辨重建算法。通过设计一种SR重建结果质量评价指标,将该指标引入到NLM重建算法中：一方面作为阈值,用以确定算法迭代收敛条件;另一方面作为评价标准,用以筛选多个输出结果中重建效果最佳的高分辨率图像。实验结果表明,提出的算法能在有效保证鲁棒性的同时,极大地提升NLM超分辨率重建算法的运算效率。     

基于统计假设测试的噪声方差估计方法

在数字图像处理中,噪声方差估计是一个重要的研究课题。提出一种针对加性高斯噪声的噪声方差估计方法。利用一种基于统计假设测试的方法来度量图像结构特征度,基于图像结构特征度找出平滑子块和非平滑子块（含有边缘或纹理子块）;以平滑子块中的最小方差为参考方差,选择出方差与参考方差相差在一定范围内且不含边缘的所有子块;从选出的子块中求以图像结构特征度为权重的方差平均值作为噪声方差估计值。相比于现有的噪声估计方法,该方法具有非常高的估计精度,适合感染高斯噪声的各种图像。     

基于类间极大化的PCM聚类技术的图像分割方法

在图像分割的多种方法中,模糊C均值（FCM）聚类是最简单有效的。可能性C-均值算法（PCM）作为FCM的同类算法具有更佳的聚类性能和概率解释性,但无论是FCM还是PCM均受隶属度的约束影响使其对噪声点和野值点较为敏感。针对以上问题,提出了一种新的称之为类间极大化的PCM算法（MPCM）聚类算法。该算法考虑了对类间的惩罚,通过调控参数[λ],拉大类中心之间的距离,实现图像中像素点的最佳分类。给出了人工合成纹理图像、真实图像以及带有椒盐噪声的真实图像的实验,结果表明算法在图像分割效果上优于传统的聚类分析算法。     

一种改进的非局部均值图像去噪算法

非局部均值滤波算法（Non-Local Means,NLM）有良好的去噪效果,且能保持图像细节。但其复杂度过高引起效率低下,在噪声增大时去噪精度明显下降。快速非局部均值滤波（Fast Non-Local Means,FNLM）虽然提高了算法的效率,但去噪效果没有明显改善,在噪声增大时去噪效果仍不理想。针对该问题,提出一种新的非局部均值滤波算法,算法将Turky型函数与指数型相结合,提出一种新的指数-Turky型权值核函数,替代原NLM算法和FNLM算法中的指数型核函数,同时综合了结构相似性（Structural Similarity,SSIM）和欧氏距离来衡量图像邻域间的相似性,从而使得权值的选取更加合理,有效排除图像中不相似邻域的干扰,提高了算法的去噪性能。通过对添加不同噪声水平的高斯噪声图像进行实验,结果表明提出的算法在去噪性能上与NLM和FNLM相比有较大提高,尤其对于噪声较大的图像效果更为显著,在去噪效率上与NLM相比有明显提高,与FNLM算法的时间复杂度相当,时耗接近略有降低。     

DoG小波的对称性图像分类

提出了一种DoG小波域的循环群、二面体群对称性图像的识别与分类技术。该技术具有很好的噪声（仅讨论加性的白高斯噪声）鲁棒性特点,甚至在高噪声情况下（例如噪声偏差σ=70）,结合修改的脊波变换能实现对噪声图像包含的循环群、二面体群对称性进行识别和分类。     

基于自监督约束的双尺度真实图像盲去噪算法

现存的图像去噪算法在处理加性高斯白噪声上已经取得令人满意的效果,然而其在未知噪声强度的真实噪声图像上泛化性能较差.鉴于深度卷积神经网络极大地促进了图像盲去噪技术的发展,针对真实噪声图像提出一种基于自监督约束的双尺度真实图像盲去噪算法.首先,所提算法借助小尺度网络分支得到的初步去噪结果为大尺度分支的图像去噪提供额外的有用信息,以帮助后者实现良好的去噪效果.其次,用于去噪的网络模型由噪声估计子网络和图像非盲去噪子网络构成,其中噪声估计子网络用于预测输入图像的噪声强度,非盲去噪子网络则在所预测的噪声强度指导下进行图像去噪.鉴于真实噪声图像通常缺少对应的清晰图像作为标签,提出了一种基于全变分先验的边缘保持自监督约束和一个基于图像背景一致性的背景自监督约束,前者可通过调节平滑参数将网络泛化到不同的真实噪声数据集上并取得良好的无监督去噪效果,后者则可借助多尺度高斯模糊图像之间的差异信息辅助双尺度网络完成去噪.此外,还提出一种新颖的结构相似性注意力机制,用于引导网络关注图像中微小的结构细节,以便复原出纹理细节更加清晰的真实去噪图像.相关实验结果表明在SIDD,DND和Nam这3个真实基准数据集上,所提的基于自监督的双尺度盲去噪算法无论在视觉效果上还是在量化指标上均优于多种有监督图像去噪方法,且泛化性能也得到了较为明显的提升.     

基于光流法的迭代反投影超分辨率重构算法

为了提高重构图像或者视频的分辨率．提出把新型的基于光流法的图像配准算法应用于迭代反投影（IBP）超分辨率算法中。在所提出的方法中．基于光流法的图像配准算法用来提高图像配准的准确性。首先,为了得到像素级别的运动矢量．基于光流法的图像配准算法被用于估计图像间的运动矢量。以得到更加准确的运动矢量矩阵。接着,利用所获得的运动矢量矩阵结合迭代反投影算法重构高分辨率的图像。同时．由于基于光流法的图像配准能够很好地估计视频图像间的运动．所提出的方法同样适用于视频图像的超分辨。实验结果表明．提出的方法对于图像或者视频的超分辨率效果．在主观效果和客观评价上都有一定的提升。     

基于自适应块组割先验的噪声图像超分辨率重建

要增强噪声图像的分辨率,传统的串联方式依次进行去噪与超分辨率重建两个步骤,但去噪算法去除噪声的同时也损失了部分细节信息,影响了后续超分辨率重建的质量.为了使低分辨率噪声图像中所有细节信息都能参与超分辨率重建,本文以非局部中心化稀疏表示（Nonlocally centralized sparse representation,NCSR）模型为基础,提出了基于自适应块组割（Patch-group-cuts,PGCuts）先验的噪声图像超分辨率重建方法,同时实现去噪和超分辨率重建功能.块组割先验基于新颖的三维邻域系统和块组模型,能够达到图像去噪、边缘平滑和边缘清晰等效果.重建时以边缘强度为参考对块组割先验进行自适应约束,由于块组割在平滑区域约束力较低,采用分区域融合的方式进一步抑制噪声.本文对合成的低分辨率噪声图像和真实的低分辨率噪声图像进行了重建实验,实验表明,基于自适应块组割先验的噪声图像超分辨率重建算法,在丰富细节的同时能抑制噪声的干扰,不但具有较高的峰值信噪比和结构相似度等客观评价值,而且在非光滑区域具有很好的主观重建效果.     

压缩视频的正则化投影超分辨率重建

压缩视频超分辨率（SR）技术利用压缩后的低分辨率（LR）图像序列来重建高分辨率（HR）图像的技术,是当前视频超分辨率技术研究的热点。在正则化理论和凸集投影理论的基础上,利用比特流中的量化信息,提出了一种正则化投影超分辨率重建算法;通过正则化代价函数引入图像序列的时间域和空间域的先验信息,使用迭代梯度下降算法对正则化代价函数求解得到重建图像,最后利用凸集投影算法对求得的估计图像进行DCT域投影重建。仿真实验结果表明,该自适应算法较传统算法,其重建图像的主、客观质量有一定的提高,适合压缩图像的应用。