基于残差神经网络的图像超分辨率改进算法

为更有效地提升图像的超分辨率（SR）效果,提出了一种多阶段级联残差卷积神经网络模型。首先,该模型采用了两阶段超分辨率图像重建方法先重建2倍超分辨率图像,再重建4倍超分辨率图像;其次,第一阶段与第二阶段皆使用残差层和跳层结构预测出高分辨率空间的纹理信息,由反卷积层分别重建出2倍与4倍大小的超分辨率图像;最后,以两阶段的结果分别构建多任务损失函数,利用第一阶段的损失指导第二阶段的损失,从而提高网络的训练速度,加强网络学习中的监督指导。实验结果表明,与bilinear算法、bicubic算法、基于卷积神经网络的图像超分辨率（SRCNN）算法和加速的超分辨率卷积神经网络（FSRCNN）算法相比,所提模型能更好地重建出图像的细节和纹理,避免了经过迭代之后造成的图像过度平滑,获得更高的峰值信噪比（PSNR）和平均结构相似度（MSSIM）。     

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。     

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。     

基于小波变换和非局部平均的超分辨率图像重建

针对小波域超分辨率方法中重建图像存在的模糊效应,提出一种结合离散小波变换(DWT)、平稳小波变换(SWT)和非局部平均(NLM)的单帧图像重建方法DSNLM。算法首先对低分辨率图像同时进行DWT和SWT,得到四个子带图像;然后结合对应高频子带图像,直接将原始低频图像作为低频子带,各子带利用NLM滤波处理,得到待重建高分辨率图像的各子带图像;最后,通过离散小波逆变换(IDWT)得到最终的重建高分辨率图像。实验结果和重建视觉效果表明,所提方法与已有的超分辨率方法相比更优,在峰值信噪比(PSNR)、均方差(MSE)和结构相似性度量(SSIM)的评价指标上有显著的提高,对图像去噪、去模糊有效。     

基于非线性最小二乘的图像自适应SR重建以及运动估计

图像超分辨率（SR）重建是利用数字信号处理技术由一系列低分辨率观测图像得到高分辨率图像。为了扩展SR技术的应用范围,提出了一种同时进行图像超分辨率重建和全局运动估计的方法。该方法首先基于最大后验概率(MAP)给出了图像SR重建和运动估计框架,该框架不仅考虑了前后两次迭代所得的HR图像差值对最终重建图像的影响,而且引入了不同LR图像对重建图像的重要性权值,使得算法具有自适应性;然后将总体框架转换为图像SR重建模型和运动估计模型;最后基于非线性最小二乘法对模型进行优化求解,得出了SR重建图像及其全局运动域。实验表明,该方法不仅图像重建效果良好,并有着良好的收敛性。     

压缩图像空时自适应正则化超分辨率重建

所谓超分辨率(SR)技术就是由低分辨率(LR)图像序列来重建高分辨率(HR)图像的技术,而基于压缩图像的SR技术正成为当前研究的热点。为了提高压缩图像的重建质量,在正则化理论的基础上,通过利用比特流中的信息,提出了一种新颖的空时自适应超分辨率重建算法,该算法先利用正则化代价函数控制时域数据和空域先验信息之间的平衡,使正则化参数在SR重建过程中得到自适应地调整,然后利用迭代梯度下降法进行超分辨率重建。仿真实验表明,该自适应算法比采用传统算法重建的图像的主、客观质量有一定的提高,适合压缩图像的应用。     

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Curvelet变换的压缩传感超分辨率重建

为了在无训练集的情况下,改善单帧退化图像的分辨率,实现了一种基于Curvelet变换和快速迭代收缩阈值法(FIST)的压缩传感超分辨率重建算法(Curvelet-FIST)。算法首先对低分辨率图像建立伪星形采样的采样方式,利用压缩传感理论,在Curvelet变换域,通过快速迭代收缩阈值法由采样值恢复出高分辨率图像。仿真实验表明,此超分辨率重建算法比传统的插值算法以及基于Wavelet变换和FIST的压缩传感重建算法(Wavelet-FIST)有更高的峰值信噪比。     

结合结构自相似性和卷积网络的单幅图像超分辨率

针对单幅图像超分辨率（SR）复原病态逆问题,在重建过程边缘细节丢失导致的模糊,提出一种结合结构自相似和卷积网络的单幅图像超分辨率算法。首先,通过将尺度分解获得待重构图片样本的自身结构相似性,结合外部数据库样本结合作为训练样本,可以解决样本过于分散的问题;其次,将样本输入卷积神经网络（CNN）进行训练学习,得到单幅图像超分辨率的先验知识;然后,利用非局部约束项自适应选择最优字典重建图像;最后,利用迭代反投影算法对图像超分辨率效果进一步提升。实验结果表明,与双三次插值（Bicubic）方法、K-SVD算法和基于卷积神经网络的图像超分辨率（SRCNN）方法等优秀算法相比,所提算法可以得到边缘更为清晰的超分辨率重建效果。     

基于迭代条件模型算法的图像超分辨率重建

图像超分辨重建是从一系列降质的低分辨率图像中获取高分辨率的图像。在最大后验概率算法基础上提出了一种基于马尔可夫随机场的超分辨率重建算法,并通过迭代条件模型实现超分辨率图像重建。实验结果表明,与传统的超分辨率重建算法相比,该算法是一种快速的计算最大后验概率的方法,采用Potts-Strauss模型作为图像的先验概率密度函数,经过五、六次的迭代就能达到理想的迭代效果,解决了最大后验概率算法计算量大的缺点,是一种高效的超分辨率重建算法,具有一定的实用价值。     

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。     

基于峭度图像的超分辨率重建算法

针对在强噪声环境下,传统的超分辨率重建算法重建图像效果不佳的问题,提出一种基于峭度图像的超分辨率重建算法。定义峭度图像,从统计学角度分析得到峭度图像的2个重要性质,即具有高斯不变性,并且图像越模糊,峭度绝对值越小。在满足高分辨率图像与低分辨率图像之间反卷积的剩余误差有界的前提下,通过最大化峭度绝对值求解未知的高分辨率图像,采用Lagrange乘子法则求解此约束优化问题。分析高斯噪声和非高斯噪声环境下算法性能。仿真结果表明,该算法在主观视觉和客观评价上都明显优于传统算法。     

单幅图像超分辨重建的深度学习方法综述

图像超分辨重建（Super-Resolution,SR）是指利用信号处理和机器学习等方法,从单幅或者多幅低分辨率图像（Low Resolution,LR）中重建对应的高分辨率图像（High Resolution,HR）的技术。由于多幅LR图像之间亚像素位移的不可预知性,单幅图像超分辨重建（Single Image Super-Resolution,SISR）逐渐成为超分辨研究的主要方向。近年来,深度学习方法得到迅速发展,并广泛应用到图像处理领域。因此,针对单幅图像超分辨重建所使用的深度学习相关算法和网络模型进行系统的总结。介绍图像超分辨问题的设置和评价指标;讨论和比较单幅图像超分辨重建的深度学习算法,主要从网络结构设计、损失函数和上采样方式三方面进行论述;介绍常用的标准数据集,并选用基于不同网络模型的几种典型算法进行实验对比分析;展望图像超分辨技术未来的研究趋势和发展方向。     

一种实时鲁棒的超分辨率图像重建方法

在智能交通系统中,超分辨率重建技术有着广泛的应用。提出一种新的超分辨率图像重建方法,用于提高超分辨率图像的重建质量。该方法从低分辨率图像中提取出具有独特性和鲁棒性的SURF特征描述子,进行匹配计算,采用最小二乘法估计运动参数,采用ANC算法对图像进行插值计算。实验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性和实时性,重建质量较之其他重建算法要高。     

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。     

超分辨重建图像质量评价算法

超分辨率图像重建技术可以提高图像分辨率,但是通常会给图像带来相应的尺寸变化,如何评价质量提升是个难题。目前常用的图像质量评价算法很少涉及图像的尺寸变化。基于结构相似度（SSIM）和尺度空间理论（SIFT）,提出了一种针对超分辨率重建图像的弱参考质量评价算法,算法将SSIM与SIFT融合,能够适用图像尺寸的变化。通过仿真和实验证明了该算法的有效性。实验结果表明,该算法能够很好地适应图像尺寸的变化,可以客观地评价超分辨重建图像质量的好坏。     

基于边缘检测的超分辨率重构方法

采用凸集投影法重构的高分辨率图像中常出现边缘质量下降的现象。针对该问题,提出一种超分辨率重构方法,引入傅里叶变换配准方法解决图像获取过程中的位移偏差,通过Laplace算子进行边缘检测以消除边缘震荡。实验结果证明,采用基于边缘检测的超分辨率重构方法能获取质量较高的图像。     

基于纹理指示图的非局域去噪改进算法

非局域均值算法（NLM）是一种有效的去噪算法,能够在去噪的同时充分保护图像纹理信息。但是在像素的平滑中,权重分配过度依赖像素块相似性,缺乏其他更有效信息的指导,另外原算法计算量过大也是制约其应用的一个瓶颈。提出了一种基于图像纹理指示图的NLM快速改进算法TNLM。该指示图利用二维DCT变换对图像每一个像素为中心的小块进行分析,获得全图像素的纹理重要性指示图,将该指示图引入到传统NLM算法以改进去噪效果。同时,也对算法进行加速优化,通过改进的积分图技术、快速傅里叶变换和块预选技术,提高了算法的速度。实验证明,该算法的处理效果和速度都优于传统算法。