基于结构先验的人脸图像超分辨率技术概述

人脸图像超分辨率技术,又名人脸幻觉,可根据给定的低分辨率人脸图像中恢复出对应的高分辨率人脸图像.该技术无论是在学术界还是在工业界都具有非常广泛的应用前景.人脸,作为一种具有高度结构先验的对象,其结构先验可以为网络提供结构信息,从而辅助人脸图像超分辨率任务的执行,改善人脸图像超分辨率性能.因而许多基于结构先验的人脸图像超分辨率方法被提出.为了了解和掌握基于结构先验的人脸图像超分辨率技术的发展状况,本文对其进行了系统的总结与归类,主要从先先验、并行先验、中间先验和后先验,四个方面对基于结构先验的人脸图像超分辨率技术进行概述.最后分析基于结构先验的人脸图像超分辨率技术存在的问题与挑战.     

一种基于神经网络的人脸图像超分辨率重构算法

提出了一种基于神经网络的超分辨率重构算法.首先用基于l1范数的最小全变分约束对输入的低分辨率图像进行去模糊处理,得到初始复原图像;再根据结构相似度原则选择初始复原图像在训练集中最相近的M幅图像,并加权求和作为神经网络的初始输出;结合贝叶斯后验概率,用RBF神经网络进行迭代训练,最后输出复原的高分辨率图像.算法充分利用了不同人脸图像之间的相似性,并加入了最小全变分约束,以保持图像边缘的奇异性及非边缘的平滑性.实验结果表明:算法能有效提高下采样及模糊人脸图像的分辨率,具有一定的实用价值.     

一种基于样本块的图像超分辨率方法研究

提出了一种在马尔科夫网络框架下基于样本块的图像超分辨率算法。算法根据相似性选取多个样本块作为图像重建的候选,在候选集中计算图像块先验概率和图像块之间的相容性,最后在马尔科夫框架下选取最优图像块,合成最终的高分辨率图像。实验证明本文提出的算法具有较好的超分辨率效果。     

基于修正点扩散函数的超分辨率复原算法

针对传统的超分辨率复原算法边缘保持能力不足,存在振铃效应等问题,提出了基于修正点扩散函数的凸集投影超分辨率复原算法.首先,检测参考图像的边缘;然后,对传统的点扩散函数加一个权值因子进行修正,将点扩散函数分为0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°8个方向,达到在边缘部分降低点扩散函数作用范围的效果;最后,利用改进的点扩散函数迭代修正参考帧,直到估计灰度值与实际灰度值的误差小到一定范围或达到设定的迭代次数,退出迭代,得到超分辨率复原图像.复原图像的质量采用峰值信噪比、均方误差和结构相似度进行评价.实验结果表明,两类测试图像的峰值信噪比提高范围为3.46～6.91 dB、均方误差降低范围为43.47 ～87.82、结构相似度提高范围为0.050 8 ～0.381 7.提高了超分辨率复原的边缘保持能力和复原图像的质量.     

基于先验知识和Kullback-Leibler距离的超分辨率图像重建

由给定观测模型和先验模型组合得到潜在高分辨率图像后验分布逼近值,将其作为先验知识进行迭代获得更多的后验逼近值。根据高分辨率图像分布情况得到一特定逼近值以最大程度减小后验分布与Kullback-Leibler距离之差。同时也进行了文中算法与其它超分辨率重建方法的对比研究,实验表明,本算法重建效果较好。     

去噪先验驱动的深度神经网络图像超分

为了提高图像超分的质量,将双层卷积神经网络去噪模块嵌入到图像超分任务中,给出去噪先验驱动的深度神经网络图像超分方法.图像去噪模块可以快速灵活地处理不同水平的噪声,所提出的图像超分网络可以很好地实现图像超分复原.用训练好的网络对双三次下采样和高斯下采样的低分辨率图像进行超分测试,复原的高分辨率图像比使用其他图像超分方法具...     

一种基于约束边界模式的超分辨率图像重构算法

超分辨率图像重构是利用多帧低分辨率图像重构出一幅具有更高分辨率图像.一般的凸集投影算法在放大倍数上升时存在两个问题: 一是计算复杂性急剧上升, 二是边缘振荡效应的加剧导致成像质量迅速恶化.本文针对凸集投影算法, 提出了一种基于约束边界模式的算法.实验结果表明, 新算法能够在有效抑制边缘振荡效应的同时, 较大地提高了重构速度.     

一种用于超分辨率重建的自适应块匹配算法

提出了一种基于自适应块匹配的超分辨重建算法。首先根据相邻运动块之间的相关性来预测搜索块,然后利用图像的运动特性自适应地选择合适的搜索模式,最后采用最大后验概率估计算法对配准后的图像进行超分辨率重建。该算法可以有效减少搜索匹配点的个数,极大提高搜索速度,并且能够获得与全搜索算法同样高的配准精度,具有较大的峰值信噪比。实验结果表明,所设计算法能获得较好的视觉效果与重建效果,具有一定的实用价值。     

基于结构相似度衡量的图像超分辨率重建

图像超分辨率一直都是图像处理领域的研究热点,提出了把图像质量评价方法用于图像超分辨率的方法.把结构相似性度量用于块匹配,搜索图像块的相似块,利用找到的相似块的加权平均重构高分辨率图像.在低分辨率图像上进行了有噪声,无噪声情况下的两种实验,实验结果证明本文提出的方法在相同实验条件下比TV,Sparsity,Softcut取得了更好的结果.进一步分析实验可以发现用结构相似度搜索图像的相似块,使得重构后的图像更加充分地保留了原图像的结构信息.本方法提供了处理图像的新思路,使得对图像质量评价的研究和图像处理的研究可以结合起来共同推动图像处理方法的创新.     

基于CNN的中文字体图像超分辨率重构算法

提出一种针对中文字体生成图像的超分辨率字体重构方法,以提高字体图像矢量化的准确度.结合字体行业领域知识和图像处理技术将网络生成的9169个字体图像进行超分辨率重构,该方法联合优化了所有网络层,使用双三次插值将单个低分辨率字体图像放大到所需的大小,通过卷积神经网络(CNN)拟合非线性映射输出较高分辨率的字体图像.实验结果表明:提出的方法生成的字体分辨率更高,能更好辅助字体设计师进行字体设计.     

一种柔化锯齿的超分辨率图像重建方法

基于锯齿会导致图像边缘长度增加的认识,通过减小边缘长度来抑制甚至消除图像锯齿,从而达到边缘锯齿被柔化的效果.受图像分割算法几何切的启发,首先提出一种新的图像边缘长度先验模型,该先验模型扩展了几何切的概念,使用全邻域系统,得到一种更具有实际意义的边缘长度的定义.然后把这个先验项连同图像似然项作为超分辨率图像重建的目标函数,并且通过最速下降法来极小化这个目标函数,从而达到减小边缘长度的目的.从实验结果可以看出该边缘长度先验模型具有一定的收敛性,并且边缘锯齿得到显著地柔化,图像变得更加地清晰,产生了良好的视觉效果.     

基于学习的人脸图像超分辨率重构算法

提出了一种新的基于学习的人脸图像超分辨率重构算法,利用高分辨率图像和低分辨率图像的拓扑结构相似性,将现有的低分辨率人脸图像在低分辨率人脸图像字典中展开,在保持系数不变的同时将字典换为高分辨率人脸图像字典,最终得到待重构的高分辨率人脸图像.在系数估计时,使用主成分分析的方法,同时加入了最小全变分作为约束,算法充分利用了不同人脸图像之间的相似性和人脸图像本身的内部相关性.实验结果表明,结果既保持了对原有图像的忠实性,又比较适合人眼观察.     

基于局部自相似性的视频图像超分辨率算法

针对视频图像的特点,提出基于局部自相似性的视频图像超分辨率算法.该算法不依赖自然图像数据库作为样本块的图像来源,而是利用局部自相似性,通过在相关坐标邻域中搜索子图像块以实现高频补偿.设计上采样和下采样滤波器,以实现对高频补偿后的图像进行滤波从而产生最终的样本块,采用逐级放大、分多步组合达到视频图像的放大,从而实现了视频图像超分辨率算法.实验结果表明,对于视频序列图像,在主观视觉效果和均方根误差(root mean square error,RMSE)、结构自相似性算子(structural similarity index measurement,SSIM)等方面,算法能显著地提高其分辨率,取得很好的效果.同时,对视频图像利用局部自相似性方法,减少了图像块的检索时间,降低了算法运算量.     

一种基于实例的文本图像超分辨率重建算法

为了从一幅包含文字、公式和图形等内容的低分辨率文本图像重建高分辨率图像,提出了一种获取重建图像先验知识的新方法.利用实例图像和图像降质模型建立图像库,图像重建时,将低分辨率观测图像分成若干子块,每个子块分别从图像库中找到一块最佳匹配的高分辨率实例图像块,将这些实例图像块依次拼成一幅大图,并把该大图各点的灰度值作为重建图像各点灰度值的均值,以此先验知识采用最大后验概率(MAP)准则估计出高分辨率文本图像.实验结果表明本文的方法能够取得较好的重建效果.     

采用共享空间稀疏表示的单幅图像超分辨率方法

基于高分辨率图像与其对应的低分辨率图像在转换到特定空间后有高度关联性的假设,提出一种基于共享空间稀疏表示的单幅图像超分辨率方法.该算法应用典型相关分析建立图像块对之间的联系,稀疏正则项刻画理想图像在过完备字典下的稀疏表示.实验结果表明:文中方法改善了算法执行速度,消除了图像主要边缘处的模糊与伪影,增强了图像重建质量.     

一种基于并行遗传算法的超分辨率图像重建方法研究

笔者提出了一种基于并行遗传算法的图像(序列)超分辨率重建的新框架方法.文中给出了算法原理及步骤,并对算法特点和性质进行了详细的分析,与直接使用迭代正则化相比,通过实验的方法选取正则化参数的方法,其最大优势是可通过实验来调整正则化参数,使算法更易搜索到最佳图像估计.最后给出了实验结果以及详细的实验分析,并将其与其它正则化图像插值技术进行了比较,证明是一种新颖实用的方法.     

一种基于金字塔策略的人脸超分辨率方法

高分辨率预期图像与低分辨率输入图像分别位于高斯金字塔的第0层和第i层.超分辨率过程据此被分成i-1个子过程,逐层进行,即将第k层低分辨率图像的超分辨率估计图像(位于第k-1层)作为第k-2层高分辨率预期图像的输入,直至产生第0层高分辨率估计图像为止.在每个超分辨率子过程中,采用基于patch的搜索策略.文中对这种基于金字塔策略的人脸超分辨率方法进行了实验,结果表明该方法能够达到很好的超分辨率效果.     

一种基于PDE的多幅图像超分辨率复原算法

基于超分辨率复原问题,提出一种新的基于偏微分方程(PDE)的多幅图像超分辨率复原算法。该算法根据图像局部特征的不同,引入先验约束项,通过梯度下降法求解图像超分辨率复原的正则化问题。算法分为基于PDE的平滑扩散、锐化增强和保真约束3部分。实验结果表明,该算法能够有效地提高复原图像的主观视觉效果和客观保真度。     

超分辨率重构图像的噪声分析与消除

在超分辨率重构图像中,可以观察到四种不同的重构噪声,分别是边缘振荡效应、梳毛效应、边缘锯齿效应和方块效应.本文提出了一种能同时有效地滤除这四种重构噪声的边界自适应滤波算法.实验结果表明,该算法能在保持图像细节信息的同时较好地滤除各种重构噪声.     

基于局部结构相似与稀疏表示的超分辨率图像重建

稀疏表示在图像超分辨率(super-resolution, SR)重建中表现良好,但是传统的稀疏表示方法独立考虑图像块之间的稀疏性,会导致重建图像损失部分纹理结构。文章提出了一种基于局部结构相似与稀疏表示的SR图像重建算法。该算法利用局部几何结构相似的约束模型和L_1范数正则化的稀疏表示来求解图像块在低分辨率字典下的稀疏表示,以此重建高分辨率图像块。实验结果表明,该算法比传统稀疏表示方法能更好地恢复图像纹理结构,并在重建效果上具有明显的优越性。