基于引导滤波和多尺度局部自相似单幅红外图像超分辨率方法

本文针对红外图像存在分辨率不高、对比度低的特点,提出了基于引导滤波和多尺度局部自相似性红外单幅图像超分辨率算法。首先,该方法引进了类高斯分布的“类高斯核”,在此基础上构建均值引导滤波器,该滤波器是一种线性边缘保持滤波器,可以得到图像的高频细节。其次,根据图像的自相似性,对初始高分辨率图像和原始低分辨率图像进行分块,得到待匹配窗和搜索窗,根据非局部均值（NLM）,待匹配窗图像块的值利用搜索窗中相似块的加权平均计算得到。再次,利用图像自相似性,待匹配窗在搜索窗的邻域内进行匹配搜索,找到与待匹配窗最相似的匹配块,计算出最佳匹配块的高频细节图像块,与相似块的加权平均值相加,重构出高分辨率待匹配窗。最后,合并所有的超分辨率重构的待匹配窗,相邻图像块重叠区域的像素值使用平均融合得到,得到最终的超分辨率图像。实验结果表明,本文算法不仅能很好重构图像的高频细节,还能很好的恢复图像的纹理特征,得到的结果不仅边缘更清晰更真实,而且纹理更加丰富。     

改进相似性度量模型的单幅图像自学习超分辨算法

在自学习超分辨算法中,高低分辨率图像块匹配是否准确是算法的关键。在高低分辨率图像块匹配过程中,考虑图像块纹理结构的重要性,提出了一种基于纹理约束的图像块相似性度量模型,应用该模型完成了高低分辨率图像块更为准确的匹配,使超分辨结果图像的细节更加丰富,进一步提高了图像质量。该算法仅使用了单幅低分辨率图像自身的相关先验信息,有效提升了图像的空间分辨率。实验结果表明,与双三次插值算法、自相似学习超分辨算法相比,本文提出的算法超分辨视觉效果更好,并且在客观评价指标中同样表现良好。     

基于双向耦合的单幅图像快速去雾算法

基于暗原色先验的去雾算法估计出的透射图清晰度低,采用软抠图优化透射图时算法复杂度高,耗时大。而应用经典引导滤波优化时,算法复杂度低,但恢复出的图像在景深跳变处存在光晕现象。为解决上述问题,提出一种快速去雾算法,将颜色衰减先验代替暗原色先验,通过建立线性模型简化求解透射图的过程,从而快速得到原始估计的透射图。将估计的透射图作为引导滤波的输入图像,先对其下采样再进行滤波处理,以降低算法复杂度。对输出图像的平坦区域和边缘区域采用不同的插值算法进行插值,得到原始大小的透射图。实验结果表明,该算法能够快速有效地恢复出无雾图像以及图像的细节信息和色彩,在保证图像质量的前提下,大幅提高算法的运行效率,降低算法复杂度,满足实际应用中的实时性要求。     

基于区域自适应学习的人脸图像超分辨率复原

提出一种基于区域自适应学习的人脸图像超分辨率复原算法.算法根据图像的纹理特征将人脸分为平坦区和细节区.对面部平坦区直接采用双线性插值放大;对于眼睛、鼻子和嘴等细节区,采用分类预测器重建高频信息.在细节区,将相似纹理结构的图像块分为一类,对每类纹理结构分别训练线性预测器,进行高频信息预测.实验结果表明,本算法在图像重建质量的主观效果和实现速度上都有很好的表现.     

基于特征图注意力机制的图像超分辨率重建

图像超分辨率重建中的高频分量通常包含较多轮廓、纹理等细节信息,为更好地处理特征图中的高频分量与低频分量,实现自适应调整信道特征,提出一种基于特征图注意力机制的图像超分辨重建网络模型。利用特征提取块提取原始低分辨率图像中的特征信息,基于多个结合特征图注意力机制的信息提取块,通过特征信道之间的相互依赖性自适应调整信道特征,以恢复更多细节信息。在此基础上利用重建模块重建出不同尺度的高分辨率图像。在Set5数据集上的实验结果表明,与基于双三次插值的重建模型相比,该模型能够有效提升图像的视觉效果,且峰值信噪比与结构相似度分别提高了3.92 dB和0.056。     

基于高斯尺度空间的核相关滤波目标跟踪算法

核相关滤波（KCF）跟踪算法因其计算效率及速度的优势在目标跟踪领域受到了极大关注,但是该算法仍无法实现尺度自适应,针对此问题提出了一种基于高斯尺度空间的解决方法。根据KCF跟踪算法估计目标位置,将目标及其周围的区域作为搜索区域,并与高斯核卷积建立高斯尺度空间。对高斯尺度空间进行双线性插值,得到目标的多尺度估计图像。用平均绝对误差（MAD）作为匹配准则,将模板与图像匹配,从而得到目标的缩放比率。实验结果表明,与CSK算法、KCF算法等相比,所提出的基于高斯尺度空间的KCF在跟踪精确度上有了显著提升。     

全局和局部结构内容自适应正则化的单幅图像超分辨模型

目的 基于正则化的重建是单幅图像超分辨的重要方法之一.其中,如何构造合适的图像先验,增强超分辨重建过程中的边缘和纹理保持能力是该类方法的关键.提出一个全局和局部结构内容自适应正则化的单幅图像超分辨模型.方法 该模型综合了图像梯度的全局非高斯性和局部结构方向自适应回归特性.首先,利用广义高斯分布拟合图像梯度模的重尾特性,由最大后验概率框架构造了图像全局内容感知的lα(0＜α＜1)范数稀疏性度量;然后,利用图像局部内容的各向异性相关性,给出基于Geman-McClure(GM)权函数加权的局部结构方向自适应回归先验;最后利用半二次惩罚和变量分裂法,设计了该优化模型快速求解的超分辨算法.结果 实验结果表明:在客观评价上,本文方法在峰值信噪比与结构相似度两方面优于现有的一些超分辨方法,在主观视觉效果上,能够很好的恢复图像的纹理细节和边缘信息.结论 基于全局和局部结构内容自适应正则化的单幅图像超分辨方法在保持图像边缘和恢复图像纹理细节方面取得较好的重建性能.     

基于MAP框架的图像序列超分辨率和模板匹配

许多图像序列处理系统的最终目的是自动或半自动地提取图像序列中的信息．为了得到被拍摄物体更清晰的影像，需要利用超分辨率技术提高分辨率．为了分析图像中的信息，常常需要利用模板匹配．以往这两个问题是分开求解的．该文提出在统一的基于最大后验概率估计的算法框架下同时求解图像序列超分辨率和模板匹配问题．算法框架具有以下两个特点：首先，在超分辨率中引入了模板库中的先验知识，提高了超分辨率的恢复效果．其次，在模板匹配中更充分地利用了图像序列中的信息，提高了模板匹配的准确性．文章的最后给出了算法在车牌识别中的实验结果．     

基于NSCT和泰勒级数的图像超分辨率重建

结合非下采样Contourlet变换(NSCT)的多尺度、方向特性、各向异性、平移不变性以及泰勒级数高效逼近的优点,提出一种利用泰勒级数插值代替双线性插值的超分辨率图像重建算法.实验结果显示,该算法可以较好地恢复图像的细节信息和纹理特征,有效抵抗高斯噪声的干扰.     

一种基于小波与双三次插值的CCD图像超分辨方法*

为了尽可能地保持CCD图像的原始信息,提高图像的空间分辨率,有利于对图像的细节信息进行观察分析,对各种超分辨方法进行研究,提出了一种改进的基于小波和双三次插值的超分辨方法：对低分辨率图像进行灰度变换,并把它作为小波逆变换的低分辨率图像,对图像进行恢复,再与低分辨图像的双三次插值图像求平均。将该方法应用于CCD图像,从视觉上空间分辨率有提高,并可以获得25.524 4 dB的峰值信噪比。实验结果表明,该算法得到了比全小波双三次插值、原图像作为低频图像小波双三次插值和双线性插值更高的峰值信噪比及更好的图像细节     

联合双边图像插值

传统的图像插值算法及其改进算法都存在边缘模糊、边缘锯齿或局部扭曲变形等问题。提出联合双边图像插值,首先采用传统插值算法对原始图像进行插值,将其结果作为导引图像对原始图像进行联合双边上采样,并给出其核函数方差的自适应确定算法。实验结果表明,与传统插值算法相比,该算法明显改进插值图像质量,与已有的绝大多数非线性改进算法相比还提高了插值速度。     

基于二代Contourlet域遥感图像双三次插值方法

为了使插值后的遥感图像在尽可能保持原图像信息的同时,显著提高图像空间分辨率,提出一种基于第二代Contourlet变换的遥感图像三次插值算法。在对遥感图像做第二代Contourlet分解基础上,对低分辨率频带中的高频分量做双线性插值变换,使其相似于高分辨率频带中的高频分量。最后,通过反变换得到比原始图像分辨率高的插值图像。实验结果表明,该方法插值效果优于双三次插值算法、小波双三次插值和第一代Contourlet双三次插值算法。     

A novel adaptive image zooming scheme via weighted least-squares estimation

A critical issue in image interpolation is preserving edge detail and texture information in images when zooming. In this paper, we propose a novel adaptive image zooming algorithm using weighted least-square estimation that can achieve arbitrary integer-ratio zoom (WLS-AIZ) For a given zooming ratio n, every pixel in a low-resolution (LR) image is associated with an n × n block of high-resolution (HR) pixels in the HR image. In WLS-AIZ, the LR image is interpolated using the bilinear method in advance. Model parameters of every n × n block are worked out throughweighted least-square estimation. Subsequently, each pixel in the n × n block is substituted by a combination of its eight neighboring HR pixels using estimated parameters. Finally, a refinement strategy is adopted to obtain the ultimate HR pixel values. The proposed algorithm has significant adaptability to local image structure. Extensive experiments comparingWLS-AIZ with other state of the art image zooming methods demonstrate the superiority of WLS-AIZ. In terms of peak signal to noise ratio (PSNR), structural similarity index (SSIM) and feature similarity index (FSIM), WLS-AIZ produces better results than all other image integer-ratio zoom algorithms.     

基于误差修正的自适应边缘保持图像插值

传统插值算法容易产生细节模糊和边缘锯齿效应,而边缘是图像的重要信息,直接影响插值图像的视觉效果。为了解决这一问题,提出了一种新的基于误差修正的自适应边缘保持插值算法。首先将原图像向插值图像进行映射,再定义一个3×3的滑动窗口,用水平和垂直两个模板确定边缘类型,根据边缘类型进行插值,最后对仍未定义像素点用插值误差定理进行处理,总体上对所有像素都进行了分情况插值处理。实验结果表明,本算法有效地保持了图像的边缘信息,能够获得视觉质量较好的插值图像,且算法比较简单,容易实现。     

纹理细节和边缘结构保持的图像插值算法

针对图像重建过程中产生的边缘结构被破坏和纹理细节丢失问题,提出一种纹理细节和边缘结构保持的图像插值算法。首先,采用自适应阈值的八方向边缘检测划分图像区域;其次,构造双变量有理函数模型,它可在有理模型和多项式模型之间转换;最后,提出基于边缘数据的局部不对称性和梯度特征调整待插值点空间距离的方法,调整边缘部分待插值点坐标并代入有理模型实现插值,而非边缘部分采用多项式模型插值。实验表明,该算法的峰值信噪比平均提升了0.48~2.17 dB,结构相似性平均提升了0.004~0.028,获得了较高的客观评价数据。该算法将原空间距离不变的插值修正为空间距离变化的插值,有效地保持了图像的边缘结构和纹理细节,使得重建结果具有较好的视觉效果。     

基于梯度的快速图像插值算法

为解决传统插值算法效果不佳而新发展的边缘方向插值算法计算量大的问题,提出了一种基于梯度检测边缘的快速图像插值算法。该算法通过在原图像每一个3×3邻域内计算二阶梯度,检测边缘是否存在:若存在边缘,则计算一阶梯度判断边缘强弱并自适应得到权值因子,然后进行带权的线性插值;若不存在边缘,则在此邻域内进行双线性插值。实验结果表明,此算法不仅使插值后图像具备整体清晰性和边缘平滑性,有效保持了图像的主观视觉质量,而且相比现有同等效果的插值算法,运算时间至少能降低20%,尤其适用于嵌入式设备图像放大的应用。     

椭圆窗口和参数自适应的非局部均值算法

对于传统的非局部均值(NLM)算法,方形搜索窗口会将大量低相似度的图像块引入去噪图像的加权平均计算过程中,导致去噪图像的细节轮廓变得模糊.针对此问题,提出了利用控制核函数来获取椭圆窗口和图像块参数的自适应NLM算法.首先,根据图像的局部梯度信息和结构张量获得可描述图像局部边缘结构的椭圆方程,并由此确定搜索窗口的形状,从而将搜索窗口的搜索范围限制在与图像局部结构相一致的区域内;然后采用控制核函数获得和搜索窗口形状一致的椭圆形图像块,并结合平滑参数自适应的思想进一步增强算法效果.通过在不同噪声等级的经典灰度图中进行实验,实验结果表明,该算法相比于传统NLM算法和参数自适应的NLM算法,在客观的图像评价指标上,有着更高的PSNR和SSIM值;而在主观视觉上,随着噪声等级的提升,该算法在抑制噪声的同时,能够更好地保留住图像的高频纹理信息.     

小波域中双稀疏的单幅图像超分辨

目的 过去几年,基于稀疏表示的单幅图像超分辨获得了广泛的研究,提出了一种小波域中双稀疏的图像超分辨方法。方法 由小波域中高频图像的稀疏性及高频图像块在空间冗余字典下表示系数的稀疏性,建立了双稀疏的超分辨模型,恢复出高分辨率图像的细节系数;然后利用小波的多尺度性及低分辨率图像可作为高分辨率图像低频系数的逼近的假设,超分辨图像由低分辨率图像的小波分解和估计的高分辨率图像的高频系数经过二层逆小波变换来重构。结果 通过大量的实验发现,双稀疏的方法不仅较好地恢复了图像的局部纹理与边缘,且在噪声图像的超分辨上也获得了不错的效果。结论 与现在流行的使用稀疏表示的超分辨方法相比,双稀疏的方法对噪声图像的超分辨效果更好,且计算复杂度减小。     

一种新的区域图像插值算法

针对传统的3种图像插值算法在插值后分别存在灰度不连续、轮廓模糊、计算量大等问题,提出了一种新的区域插值算法。该算法先对图像依据纹理平坦或复杂进行区域的相对划分,然后根据待插值点在源图像中所属的区域对应地使用不同的插值算法。与一些典型插值算法进行仿真比较,验证了该算法在基本不改变插值精度的前提下,可以有效地降低运算时间。     

梯度优化的有理函数图像插值

目的 对图像纹理区域的细节保持一直以来是图像插值技术的一个难题,为此提出了一种梯度优化的有理函数图像插值算法。方法 首先,构造了一种新的含有可调参数的双变量有理插值函数,随着参数的不同取值,该函数具有不同的表达形式,它是多项式模型和有理模型的有机统一体;其次,根据图像的区域特征,利用等值线方法将图像自适应地划分为纹理区域和平滑区域,纹理区域采用有理模型插值,平滑区域采用多项式模型插值;最后,根据各向同性Sobel算子计算插值单元的图像梯度,确定纹理方向,不同纹理方向的插值单元用相应的权重对中心点进行优化。结果 从客观数据、主观效果、时间复杂度3个方面对重建图像进行评价,客观数据包括峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）,从实验结果可以看出,本文算法的PSNR平均提高了0.14~1.50 dB,SSIM平均提高了0.005~0.097。从主观效果来看,本文算法的重建图像的纹理细节更加丰富,边缘结构更加清晰,从时间复杂度来看,本文算法的平均运行时间是3.77 s,分别比DFDF（directional filtering and data fusion）、NEDI（new edge-directed interpolation）、RSAI（robust soft-decision adaptive interpolation）、Lee''s、NARM（nonlocal autoregressive model）算法快了3.28倍、5.26倍、53.28倍、43.53倍、418.54倍。特别地,对于Baboon、Barbara、Metal这类纹理细节丰富的图像,本文算法在峰值信噪比和结构相似性上较对比算法有突出优势,主观效果有明显提高。结论 基于构造的双变量有理插值模型,本文提出了一个梯度优化的有理函数图像插值算法,实验结果表明,该算法在图像纹理细节和边缘结构保持方面具有良好的视觉效果,有效提高了插值图像质量,且时间复杂度较低。