方向字典子图的初始邻域嵌入重构

邻域嵌入超分辨率重构算法在空间邻域选取过程中,细节特征易被大幅度特征分量淹没,为此,提出了基于方向字典子图的初始邻域嵌入重构算法.对输入图像及邻域利用方向字典进行稀疏分解,从大、小幅值表示系数中分别重构大、小幅度特征子图,保护邻域计算中的小幅度特征;同时,为降低多子图重构的运算量,通过随机森林机制,将输入图像在分类树森林中对应叶子节点图像子库的并集作为初始邻域,减小实际参与运算的图像库大小.实验结果表明,相对于邻域嵌入超分辨率算法,基于方向字典子图的初始邻域嵌入重构的峰值信噪比值平均提升了1.0959 dB,有效改善了重构效果;重构时间仅为邻域嵌入超分辨率的13.3%,降低了重构复杂度.     

基于极限学习机的图像超分辨率算法

为了进一步提高基于学习的超分辨率图像重建质量,考虑到极限学习机(ELM)具有学习速度快和良好数据预测与分析能力,提出了1种基于极限学习机的图像超分辨率重建方法.在图像稀疏思想下,将高分辨率图像中的高频细节信息作为原子构建冗余字典.具体是提取训练图像的高频信息,采用改进的K-SVD算法对高低分辨率图像进行字典学习,构建对应的特征字典作为极限学习机的输入训练网络参数,建立超分辨率重建模型.最后仿真实验结果表明,所提算法能取得比对比算法更好的实验数据.     

一种基于稀疏字典和残余字典的遥感图像超分辨重建算法

为了解决低分辨率遥感图像超分辨率重建问题,提出一种基于稀疏字典和结构自相似性的遥感图像超分辨方法.首先,引入了稀疏字典学习方法,改善了字典的结构性,得到的字典具有较好的正则性与灵活性.此外,为了更好地重建高分辨率图像,学习初始稀疏字典对和残余稀疏字典对.初始稀疏字典对用于重建初始高分辨率遥感图像;初始高分辨率遥感图像相对于原始高分辨率图像失去了部分细节信息,用残余稀疏字典对对图像的残留信息进行重建.最后,根据遥感图像存在大量的结构相似性特性,利用非局部均值算法对重建图像进行修正.实验结果表明,本算法与其他算法相比,图像质量在主观和客观方面都有所提高,峰值信噪(PSNR)比达到24.690 5,SSIM达到0.736 3.     

基于残差字典学习的图像超分辨率重建方法

为了提高图像重建质量,在保留图像空间结构信息的同时恢复更多图像高频信息,提出一种基于二维可分离字典和残差字典的图像超分辨率重建方法.不同于传统的基于一维字典的超分辨重建方法,二维字典直接利用图像的二维矩阵表示,因此,可以保持图像的空间结构信息,减少字典参数的数量,节省存储空间.为了更好地恢复图像高频信息,在二维可分离字典重建图像基础上,引入残差字典,重建边缘等高频信息,两类字典各有侧重,二者结合可得到更高质量的超分辨率重建图像.在典型的公共图像集上的实验证明了提出的结合二维可分离字典和残差字典的图像超分辨重建方法的有效性和优越性.     

基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法

为了提高高光谱图像的空间分辨率,将基于冗余字典的信号稀疏表示理论应用到高光谱图像的超分辨率复原领域,提出一种基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法.该算法通过训练一组高低分辨率相对应的冗余字典对,使得高低分辨率相对应的像元曲线在基于各自的冗余字典进行稀疏分解时,具有相同的稀疏表示系数.超分辨率复原过程中,将待复原的低分辨率高光谱图像基于低分辨率冗余字典进行稀疏分解,利用所得的稀疏表示系数和对应的高分辨率字典,重建高分辨率的图像.实验结果表明:与基于图像块字典的超分辨率复原算法及传统的双线性插值图像放大方法相比,重建图像的峰值信噪比(peak signal to noise radio,PSNR)得到了显著提高.该算法将高光谱图像沿光谱维方向进行整体稀疏分解,避免了传统算法逐波段进行超分辨率复原带来的波段间的光谱失真问题,显著降低了算法的运算量.     

多级字典学习的图像超分辨率算法

改进单级字典学习的图像超分辨率算法,给出一种多级字典学习的图像超分辨率算法。通过多对字典的训练,记录不同层级退化图像和原始高分辨率图像之间的关系,由多对字典预测给定低分辨率图像不同层级丢失的高频信息,将预测出的高频信息与给定的低分辨率图像相加,得到逐级增强的高分辨率图像。在训练图像集相同的条件下,对于无噪声且没有压缩的低分辨率图像,改进算法相比单级字典学习的图像超分辨率算法,恢复出的高分辨率图像的峰值信噪比可平均提高约0.6dB。     

基于形态学边缘保持的自适应超分辨率重建

针对正则化MAP（MaximumaPosterioriProbability）超分辨率算法重建结果细节不够清晰,正则化参数选取的鲁棒性较差,运算速度慢等问题,提出基于形态学边缘保持的自适应超分辨率算法。首先基于形态学定义边缘保持算子,该算子能随着迭代过程自适应调整;其次,将该算子作用于超分辨率重建的正则项,从而在图像的边缘区域加强约束重建,而在图像的平滑区域加强正则化。实验结果表明,改进算法的细节更加清晰,正则化参数的鲁棒性更好,运算速度更快。     

改进型字典学习的图像超分辨率重建

针对现有算法中字典训练花费的时间非常大,且超分辨率图像重建效果不够理想等问题,提出一种改进型字典学习的超分辨率图像重建算法.该算法在字典训练阶段,先采用PCA对低频样本集进行降维,再单独训练出低频字典,然后利用稀疏表示系数集和高频图像样本集训练出对应的高频字典,从而提高了字典构建速度.在重建阶段,先利用字典重建出初始的高分辨率图像,再根据图像结构自相似的特征,对图像进行结构自相似优化,然后对图像进行全局优化,从而提高了重建图像的质量.实验结果表明,该方法无论是在客观评价指标还是主观视觉效果方面都有明显的提高.     

基于过完备字典学习的全变分图像去噪方法

为了改善低信噪比情况下去噪效果、边缘保持能力差的问题,提出一种联合全变分正则项的字典学习图像去噪方法.首先,把增广拉格朗日乘子法和正交匹配追踪这两种求解稀疏编码的方法跟经典的K-SVD思想相交融,改善字典性能;其次,将全变分去噪模型融入到基于字典学习的图像去噪理论中,在图像重构基础上,引入全变分约束项,作为改进去噪模型中新的一项,达到对噪声和图像边缘作后续优化处理、改善图像去噪性能的目的.实验结果表明,改进的去噪方法,在保持原有去噪效果前提下,在噪声标准差较大或者图片边缘信息丰富时,去噪图像更加自然,边缘更加清晰,视觉效果较好.     

基于联合字典稀疏表示的遥感图像超分辨率制图

超分辨率制图是一种由低分辨率遥感图像获得高分辨率土地覆盖图的技术,针对空间相关性原则不足以描述复杂地物模式的问题,本文提出了一种基于联合字典稀疏表示的超分辨率制图方法。利用迁移学习机制,使用自然图像训练高、低分辨率图块联合字典,并根据高、低分辨率图像块对与其对应字典的稀疏表示间的一致性,将低分辨率丰度图像的稀疏表示与高分辨率字典结合生成高分辨率软分类图像,最后进行类分配从而获得高分辨率土地覆盖图。利用合成Landsat多光谱图像和NLCD 2001子图像对所提方法进行测试,并与几种现有的典型超分辨率制图方法进行比较,实验结果显示本文所提算法的超分辨率制图精度优于对比算法。     

基于鲁棒主成分分析的图像放大算法

给出一种采用鲁棒主成分分析去噪的图像超分辨率算法。对高分辨率训练图像进行Haar小波变换,使用鲁棒主成分分析法得到去噪后的近似子带字典和细节子带字典;将低分辨率测试图像的近似子带作为相应高分辨率测试图像的近似子带,通过细节子带字典恢复出高分辨率测试图像细节子带;通过逆Haar小波变换得到高分辨率测试图像,利用多级增强进一步提高图像的质量。实验结果显示,用所给方法得到的字典对噪声有鲁棒性,且高分辨率重建图像峰值信噪比较高。     

超分辨率图像重构分层迭代ICA算法研究

分析了超分辨率图像重构的数学模型,指出了超分辨率图像重构的关键问题,提出了用分层迭代ICA算法(HI-ICA)解决面向序列数据的超分辨率图像三维重构的新方法,并用Matlab软件进行了数值仿真实验.结果表明,这种方法对超分辨率图像重构精度的提高有一定的理论和应用价值.     

超分辨率人脸图像重构识别

为了解决单幅低分辨率人脸图像重构问题,提出了基于线性物体类理论重构超分辨率人脸图像的新方法。首先利用ICA和PCA提取不同分辨率人脸的特征子空间,然后利用通过训练得到的分辨率转换矩阵重构其相对应的超分辨率人脸图像,实验表明该算法与传统的算法相比重构出的人脸图像质量和识别率都有了很大的提高。     

岩心三维CT图像超分辨率重建

为了提高岩心三维图像分辨率,将调整的锚点邻域回归算法（A+）扩展为三维图像超分辨率重建,提出三维高频修正A+算法.该算法利用已有的高分辨率（HR）岩心三维CT图像和高频修正信息训练高低分辨率字典、高频修正字典、映射矩阵和高频修正映射矩阵.重建时,对每个输入的三维低分辨率（LR）特征块搜索匹配的字典原子以及相应的映射矩阵和高频修正矩阵,通过LR特征向量分别与映射矩阵和高频映射矩阵相乘,直接将三维LR特征映射到HR空间.针对多组岩心三维CT图像进行实验,与其他三维超分辨率算法进行比较.实验结果表明,该算法具有较高的峰值信噪比和结构相似度.     

基于稀疏表示的人脸图像压缩方法

基于稀疏表示的人脸图像压缩算法首先对人脸图像进行分块,其次利用K-SVD字典学习算法,训练一个图像的冗余字典,最后用OMP算法对其进行稀疏编码,得到压缩的图像.由于OMP算法复杂度较高,为了降低复杂度,提高算法效率,提出了一种基于稀疏表示理论的新的人脸压缩算法.该算法在稀疏编码阶段,用基于块坐标松弛(Block Coordinate Relation)字典学习算法对人脸图像进行稀疏编码,最后用重构算法对压缩数据进行重构.通过实验仿真,与JPEG压缩方法及OMP算法比较,所提方法在同等压缩比下,重构的图像质量有所提高.     

基于稀疏表示的遥感图像超分辨率重建

根据稀疏定理,首先对遥感图像数据进行训练,得到高分辨率图像块字典与低分辨率图像块字典,然后利用低分辨率图像块字典求出稀疏表示系数,最后根据稀疏表示系数得到超分辨率重建图像.结果可以看出,经过改进后,重建图像的客观评价指标更优.     

稀疏表示中字典学习的影响因子研究

研究了稀疏表示中影响字典矩阵构建质量的关键因素,并实现了关键因子定量化表示. 分别对图像数量、取块大小、字典列数和取块步长等因子进行参数调整并生成字典矩阵,结合系数矩阵对原始图像重构,以峰值信噪比和结构相似性索引测量这两种质量评价指标作为字典质量的评估依据. 实验以CMU_PIE_Face数据库为数据源,结果表明当图像数量为500张、取块大小为4个像素点、字典列数为512维、取块步长为2个像素点时,所得到的字典具备对原始图像的最佳表示能力. 因此,稀疏表示中关键因子的定量化表示可加速字典学习过程且简化模型复杂度,提高字典抽象层质量,具备更强的图像表现力.     

基于稀疏表示与矩阵填充的多帧超分辨率图像重建

针对现有算法在通用图像分辨率要求较高时重建效果不稳定的问题,提出一种基于稀疏表示与矩阵填充的多帧超分辨率图像重建算法.对自然图像库进行训练建立过完备词典对,并将低分辨率图像分成若干图像块,根据局部先验约束建立稀疏表示模型,通过线性规划的方法求得过完备词典对下图像块的稀疏系数;利用多帧图像序列的相似性,采用非精确增广拉格朗日乘子法对全局约束构建的观测矩阵进行矩阵填充和矩阵恢复,最终获得高分辨率图像.实验结果表明,与其他主流算法相比,重建后的图像保留了更丰富的图像边缘与细节信息,不会过于平滑而导致图像模糊,并且不易受过完备词典选择范围的影响,具有较好的稳定性和更高的峰值信噪比,可应用于遥感图像超分辨率重建等图像应用领域.     

结合自适应字典学习的稀疏贝叶斯重构

贝叶斯压缩感知是一种基于统计分析的压缩感知算法,具有很好的鲁棒性,能够充分利用信息间的相关性,它的重构依赖于图像的稀疏性表达.针对贝叶斯压缩感知的深层次稀疏化问题,笔者结合自适应字典学习思想,提出一种冗余自适应字典表示的稀疏贝叶斯学习算法.该算法对图像进行局部分块,从待重建图像的迭代中间图像分块中学习字典,并以该字典作为图像的稀疏变换基,通过稀疏贝叶斯学习算法获得稀疏解.实验结果表明,基于自适应字典的贝叶斯学习算法能提高稀疏化,明显改善图像的重构质量.     

基于残差连接卷积神经网络的图像超分辨率重构

针对基于卷积神经网络超分辨率重构算法中存在的感受野较小、梯度信息易丢失与网络收敛较慢等问题,提出了基于残差连接卷积神经网络的图像超分辨率重构算法。通过在低分辨率空间进行图像的超分辨率重构,减少了图像预处理过程,降低了网络复杂度。利用局部和全局残差连接,对卷积网络结构和亚像素采样层进行改进,局部残差促进了网络中信息的流动,全局残差使网络只学习图像残差信息,减少了网络冗余。通过增加网络深度扩大了感受野,使网络学习到更多的重建信息。实验结果表明:本文算法的PSNR和SSIM值相较于其他算法有不同程度的提升。