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.     

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。     

一种基于阵列相机的超分辨率重建方法

本文利用阵列相机获取的多幅低分辨率图像合成一幅去噪高分辨率图像,提出一种基于阵列相机的超分辨重建去噪方法.首先,对阵列相机获取图像进行基于卷积神经网络的单幅低分辨率图像的超分辨率重建.其次采用SURF分块匹配方法实现多幅高分辨率图像的配准.最后对配准图像进行基于逐像素多尺度融合的多幅高分辨率图像融合.利用ISO12233分辨率卡进行对比测试,以证明本文方法具有更高图像解析度并减小噪声影响.     

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。     

压缩编码孔径红外成像超分辨重建

为了利用低分辨率红外探测器获取高质量图像信息,对基于频谱面的压缩编码孔径成像方法和超分辨率图像重建算法进行了研究。首先,在频谱面加入孔径编码器,通过傅里叶变换对采样图像信号进行编码压缩。然后,利用光学成像系统的分片光滑性,实现信号在傅里叶变换域的稀疏表示。最后,提出了两点步长梯度法与自适应非单调线搜索策略相结合的梯度投影并行加速算法,用于完成对稀疏信号的超分辨重建。实验结果表明,该算法能够以远小于原始信号的数据量重建出高分辨率图像信息。     

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.     

基于刃边法的序列图像盲超分辨率重建算法

为了减少点扩展函数（PSF）估计误差对盲超分辨率重建结果的影响,本文提出了一种新的序列图像盲超分辨率重建算法。首先采用刃边法实现对成像系统点扩展函数的准确估计,然后将估计的点扩展函数引入迭代反投影超分辨率重建算法中,进行高分辨率图像的重建。实验结果表明,本文算法运算时间较短,不受限于低分辨率图像的模糊程度,重建结果不但具有较高的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）,而且真实分辨率的提升幅度更大。     

超分辨率算法研究综述

摘要：图像超分辨率是指利用一幅或多幅低分辨率图像,运用相应的算法来获得一幅清晰的高分辨率图像.然而,传统的基于插值和重建的方法已很难获得进一步的突破.近年来出现的基于学习的方法为超分辨率的发展重新注入了活力.通过回顾插值、重建和学习这3个层面的超分辨率算法,分析了超分辨率技术的以往研究和最新进展,着重讨论了各算法在还原质量、通用能力等方面所存在的问题,并对未来超分辨率技术的发展作了一些展望.     

基于重建方法的图像超分辨率技术发展现状分析与方向预测

图像超分辨率(super resolution,SR)重建技术是利用一帧或多帧低分辨率(low resolution,LR)图像的信息来重建一帧清晰的高分辨率(high resolution,HR)图像的技术,是图像处理中的研究热点。介绍了基于重建方法的图像SR技术的基本原理及数学模型,以频域方法和空域方法作为分类依据,分别阐述了图像SR重建技术的经典方法和最新进展,并对各类算法的优缺点进行了系统的分析和总结,最后指出了基于重建方法的图像SR技术的研究方向。     

基于时空注意力的双分支视频超分辨率网络

视频超分方法对多幅低分辨图像进行融合、运动补偿等处理,重构一幅高分辨率图像.基于时空注意力的双分支视频超分辨率网络对运动补偿后的低分辨率图像分配不同的权重,并且引入梯度信息避免超分辨率图像出现结构失真等问题.本网络由一个重建高分辨率图像的图像分支和一个产生高分辨率梯度图的梯度分支组成.图像分支采用一组运动补偿后的低分辨...     

一种基于神经网络的超分辨图像重构方法

针对在航空航天遥感领域中使用CCD相机对景物进行成像时,由干像元尺寸的限制导致图像分辨率低的问题,提出了采用人工神经网络映射图像重构过程非线性特性的方法。在相机参数已知的情况下,用后向误差传播(BP)神经网络融合从不同角度对同一景物重复拍照得到的多帧低分辨率图像的冗余信息,重构得到较高分辨率的图像。在模拟成像仿真实验中得到了分辨率提高4倍、信噪比接近30dB的超分辨结果。     

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.     

一种改进Papoulis-Gerchberg的多幅超分辨重构方法

为进一步提高拍摄图像的分辨率,提出一种改进的Papoulis-Gerchberg超分辨算法.新算法提出边缘检测方法,可以改善传统方法空间复杂度和重构图像边缘模糊的问题.新算法在原有的算法基础上融于边缘检测,针对多幅同一场景输入图像,在每次Papoulis-Gerchberg迭代过程加入坎尼检测,同时将每步的重构误差投影到下一步重构过程,降低了算法空间复杂度,能有效恢复丢失的边缘高频信息.MATLAB实验结果表明,与现有的经典超分辨重构方法相比,本算法反映图像质量的峰值信噪比和灰度标准差更高,信噪比和灰度标准差比改进前算法分别提高0.5 d B和2.5.从视觉感官上对比,重构图像整体效果也更加清楚,去除了原始重构方法图像边缘叠影现象,有效提高了原始输入图像的分辨率.     

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.     

一种基于混合遗传算法的超分辨图像重构方法

针对在航空航天遥感领域,CCD相机在对景物进行成像时,由于像元尺寸的限制,得到的图像分辨率低的问题,提出了采用混合遗传算法求解高分辨图像最优估计的方法．在相机参数已知的情况下用嵌入梯度算子的混合遗传算法从9帧由不同角度对同一景物重复拍照得到的低分辨率图像重构出1幅超分辨率图像．在模拟成像仿真实验中得到了分辨率提高4倍,信噪比优于共轭梯度方法的超分辨结果．     

基于流形学习的车牌图像超分辨率算法

为了解决视频监控系统中车牌图像分辨率较低、车牌字符难以辨识的问题,提出一种基于流形学习的车牌图像超分辨率重建算法。首先学习训练样本库中高、低分辨率图像之间的映射关系,然后利用线性判别分析(Linear Discriminant Analysis,LDA)算法提取图像特征,并利用流形学习中的局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)算法对特征向量进行参数建模,最后通过特征映射关系获得高分辨率图像。实验表明,该方法对监控系统中的低分辨率车牌图像具有较好的超分辨率复原效果,不仅提高了字符的可读性,而且具有更高的峰值信噪比。     

Multi-channel fast super-resolution image reconstruction based on matrix observation model

A multi-channel fast super-resolution image reconstruction algorithm based on matrix observation model is proposed in the paper,which consists of three steps to avoid the computational complexity: a single image SR reconstruction step,a registration step and a wavelet-based image fusion. This algorithm decomposes two large matrixes to the tensor product of two little matrixes and uses the natural isomorphism between matrix space and vector space to transform cost function based on matrix-vector products model to matrix form. Furthermore,we prove that the regularization part can be transformed to the matrix formed. The conjugate-gradient method is used to solve this new model. Finally,the wavelet fusion is used to integrate all the registered highresolution images obtained from the single image SR reconstruction step. The proposed algorithm reduces the storage requirement and the calculating complexity,and can be applied to large-dimension low-resolution images.     

基于预条件共轭梯度的超分辨图像重构方法

针对在航空航天遥感领域使用CCD相机对景物进行成像时，由于像元尺寸的限制导致图像分辨率低和混频现象严重的问题，采用超分辨率图像重构技术融合从不同角度对同一景物重复拍照得到的多帧图像冗余信息，在相机参数已知的情况下重构出超分辨率图像，消除和降低了混频效应，同时提出了快速收敛的预条件共轭梯度最优化超分辨图像重构算法．模拟成像仿真实验从9帧低分辨／率欠采样图像重构得到了分辨率提高4倍的图像．     

采用后验信息构建稀疏原子库的超分辨率人脸重建

为了提高监控噪声环境下人脸图像的重建质量,提出基于后验信息的鲁棒性原子库构建方法及基于该原子库的超分辨率的方法,通过事后采集现场图像,训练只对输入图像的清晰内容稀疏而对噪声内容不稀疏的低维原子集和与之相对应的高维原子集,计算低维空间的稀疏系数并映射到高维空间以合成出重建人脸图像,从而提高基于稀疏表示的局部脸超分辨率对于监控噪声的鲁棒性.实验结果表明:对于实际拍摄的监控图像输入,提出的基于后验信息的原子库具有很好的鲁棒性能,重建结果比传统方法有更好的主观效果.