一种基于多尺度结构自相似性的图像超分辨率重建算法

多尺度结构自相似性是指图像中存在大量相同尺度,以及不同尺度相似结构的性质。提出一种基于多尺度结构自相似性的超分辨率重建算法;该方法通过图像旋转和金字塔分解,将输入图像的先验信息附加到训练库中;并对样本图像块聚类,分别训练针对各类的多个字典。在图像重建阶段,自适应选择最优字典;并利用相似图像块间的关系建立非局部约束项重建图像。最后利用迭代反投影算法进行图像后处理,进一步提升图像的超分辨率重建效果。实验结果表明,与SCSR、SISR和ASDS算法相比,算法能够取得边缘更为清晰的超分辨率重建效果。     

一种基于多尺度结构自相似性的图像超分辨重建算法

多尺度结构自相似性是指图像中存在大量相同尺度以及不同尺度相似结构的性质。本文提出一种基于多尺度结构自相似性的超分辨率重建算法,该方法通过图像旋转和金字塔分解将输入图像的先验信息附加到训练库中,并对样本图像块聚类,分别训练针对各类的多个字典。在图像重建阶段,自适应选择最优字典,并利用相似图像块间的关系建立非局部约束项重建图像。最后利用迭代反投影算法进行图像后处理,进一步提升图像的超分辨率重建效果。实验结果表明,与SCSR、SISR和ASDS算法相比,本文算法能够取得边缘更为清晰的超分辨率重建效果。     

基于卷积神经网络的图像超分辨率方法研究

结合认知构架ACT-R模型(Adaptive Control of Thought-Rational),基于邻域嵌入算法和深度学习的图像超分辨率重建方法,构建一个应用于超分辨率重建研究的ACT-R研究模型.在匹配阶段,根据低分辨率(Low Resolution,LR)测试图像的结构和内容特征,运用图像的多尺度相似性和非局部相似性,对图像进行特征提取;在选择阶段,把邻域嵌入算法分为两层,进行邻域图像块的寻找,同时构建一个端到端的深层门限卷积神经网络,把从匹配阶段得到的高分辨率无细节小图像块输入到卷积神经网络中并得到输出图像,将输出图像与高分辨率无细节小图像块相加得到该低分辨率小图像块对应的高分辨率小图像块,最后把高分辨率图像块组合成高分辨率(High Resolution,HR)图像.决策阶段,我们进行实验并与其他方法对比.结果表明,该模型对单帧图像具有良好的重建能力,在视觉效果上和客观评价标准上都取得了不错的效果,能够较好的重建低分辨率图像.     

多尺度卷积神经网络的图像超分辨率重建算法

为利用多尺度信息重建超分辨率图像,提出多尺度卷积神经网络的图像超分辨率重建算法。算法利用不同尺度的卷积核提取图像特征,为图像重建提供不同大小的邻域信息;用瓶颈层融合多尺度特征图,增强网络非线性表示能力,降低中间层输出的维数,提高图像的超分辨率重建性能。多个测试集上的实验结果表明,多尺度卷积神经网络算法优于现有的单幅图像超分辨率方法。     

基于退化模型和邻域嵌套的彩色图像超分辨率自适应重建

为有效提升图像质量,提出一种基于图像退化模型和邻域嵌套的彩色图像超分辨率重建算法.通过退化模型在彩色空间上得出图像超分辨率重建训练集,并根据此训练集进行图像邻域分块.为了在训练过程中抑制噪声并锐化图像中的边缘信息,提取训练集亮度和梯度特征并进行特征融合.为了有效提升重建算法的自适应性,引入图像重建优化参数和边缘信息参数...     

多尺度压缩感知框架下的遥感图像超分辨率重建

传统的基于压缩感知的超分辨率重建算法将图像看作单尺度,并没有考虑不同尺度的图像块可能包含不同的判别信息.为了有效利用遥感图像的尺度特性,提出了一种多尺度压缩感知框架下的遥感图像超分辨率重建算法.首先通过图像块聚类构建多尺度训练样本集,接着运用Fisher判别准则学习包含遥感图像类别信息的判别字典,然后根据压缩感知中测量矩阵的构造方式估计低分辨率图像的获取过程,最后结合判别字典依次重建多尺度模式下的各子区域图像.实验结果证明了将多尺度压缩感知引入图像超分辨率重建的有效性,提出的算法在视觉效果和评价指标上均优于现有的几种算法.     

一种改进的局部线性嵌入超分辨率重建算法

提出了一种改进的局部线性嵌入超分辨率重建算法.该算法着重对局部线性嵌入超分辨率重建算法三个方面做了改进:特征选取,用图像块的DCT系数来取代图像块的l阶、2阶梯度作为图像块的特征描述,可以减弱噪声的影响;邻近块的数目,根据图像块与周围图像块的关系自适应的选取邻近块的数目,可以避免将距离较远的块选为邻近块;样本库的训练过程,用高分辨率图像与低分辨率图像的残差图像作为高分辨率图像的训练样本,这样既可以避免低频分量的干扰,又可以减少在计算过程中的平滑次数.实验结果表明这种改进的算法比原算法的重建效果有了较大程度的提高:PSNR提高4.07 dB,SSIM提高0.0654;比稀疏重建算法PSNR提高0.62 dB,SSIM提高0.0066,而且用DCT系数作为图像块的特征表示,每一个图像块所需要提取的特征数比用1阶、2阶梯度减少了四分之三,降低了算法的复杂度.     

全局重建和位置块残差补偿的人脸图像超分辨率算法

针对传统基于学习的人脸图像超分辨率算法存在高频细节信息损失过多问题,提出一种全局重建和位置块残差补偿相结合的人脸图像超分辨率新算法.首先利用高、低分辨率训练集所有样本,使用基于权值学习的全局重建算法得到初步的人脸图像,再结合图像模糊和下采样过程,产生高、低分辨率残差图像训练集,最后使用基于位置块的残差补偿算法,对初步的人脸图像进行高频细节补偿得到最终结果.对比实验结果表明,相比同类基于学习的人脸图像超分辨率算法,在将人脸图像分辨率提高4×4倍的情况下,新算法的平均峰值信噪比可提高0.65～3.55dB,可以更好地重建出局部高频细节信息.     

基于近邻嵌入逐级放大的图像超分辨率重建

针对基于近邻嵌入的图像超分辨率重建,提出带约束的逐级放大策略来提高近邻保持率,改进重建效果,并对各级放大的图像用迭代反向投影约束进行修正,减少学习过程中可能出现的误差,保证每一级的解向着正确的方向演化.此外,为充分利用测试图像本身的信息,将由测试图像得到的在线训练集与由训练图像数据库得到的离线训练集串联,构成联合训练集,进一步改进算法的性能.实验表明,与现有的一些算法相比,文中算法无论在视觉效果还是客观评价上都获得了更好的结果.     

基于多尺度特征融合的超分辨率重建算法研究

超分辨率重建技术可以提高图像质量,使原图像具有更丰富的细节信息。针对现有的超分辨率重建算法存在提取特征单一、不利于对图像信息进一步提取的问题,提出了一种基于多尺度特征融合的超分辨率重建算法。采用多特征提取模块获取更多浅层信息,并在网络中添加密集连接结构,增强特征的传播,减少相关参数计算,减轻梯度消失问题。在Set5和Set14基准数据集上进行了测试,并在电力巡检数据集上进一步验证了算法的有效性。与主流的超分辨率重建方法进行了对比,实验结果表明,该方法生成的图像有更加丰富的细节信息,能够有效地改善图像质量,峰值信噪比与结构相似度值较其他主流算法均有一定的提高。     

基于秩极小化理论的单幅图像超分辨率复原

由于自然图像中较小的图像块具有相似性,而这些相似图像块之间具有近似低秩结构.提出了一种基于秩极小化理论和块相似性的单幅超分辨率方法.该方法首先对于每一输入低分辨率图像块在训练图像库的低分辨率图像块中寻找其相似图像块;利用这些相似块所对应的高分辨率图像块构造近似低秩矩阵,建立秩极小化的复原模型,利用增广拉格朗日乘子算法将近似低秩矩阵分解为低秩矩阵和稀疏矩阵;最后根据相似的高分辨率图像块子空间的低秩矩阵,实现图像的超分辨率复原.通过在仿真数据机上进行验证和对比表明:本方法能够取得较好的超分辨率效果.     

利用位置字典对的人脸图像超分辨率方法

针对基于稀疏表示的人脸超分辨率算法存在的字典尺寸大、训练时间长等问题,提出一种基于位置字典对的超分辨率重建方法.由于同一位置的人脸图像块具有相似的结构和内容,更有可能用相同的字典原子进行线性组合表示,因此把训练人脸图像按位置分块,首先为每个位置训练一个位置字典对,利用获得的多个位置字典对,对低分辨率测试人脸图像进行基本重建,然后应用残差补偿方法对位置块进行补偿.实验结果表明,由所提方法重建的人脸图像具有更好的视觉效果,与应用原始图像块进行稀疏表示的图像超分辨率算法相比,平均图像结构相似度指标值提高了0.082,同时字典训练时间缩短了约5倍.     

一种基于直方图平移和局部复杂度的可逆水印算法

针对现有高容量水印嵌入算法中载体图像失真问题,本文提出一种基于直方图平移和局部复杂度的可逆水印算法.为确保较高的图像质量,该算法通过局部复杂度函数来区分宿主图像块是平滑还是复杂块,将平滑块嵌入水印信息,复杂块保持不变,不进行水印信息嵌入,以获得高质量图像.实验结果表明,与同类算法相比,该算法具有较好的图像质量和高嵌入容量.     

基于信息蒸馏级联伸缩网络的图像超分辨率重建

针对图像超分辨率重建算法在图像高频信息恢复过程中特征提取不充分、利用效率不高、重建高频细节能力不足等问题，本文提出了一种基于信息蒸馏级联伸缩网络的图像超分辨率重建算法.首先，构建特征可伸缩的信息蒸馏块，通过扩大信息蒸馏中输入信息的特征感受野，以及采用通道注意力提取感兴趣信息，解决了信息蒸馏的图像超分辨率重建非线性映射过程中特征提取不充分的问题；然后，设计级联残差叠加映射块，该块将多个残差块组合在一起，通过将残差结构中的残差部分引出并采用级联叠加的方式，增加了信息蒸馏块间信息的传递，使提取的特征信息包含更多细节.实验结果表明，本文算法重建图像相比其他对比算法更为清晰，峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）均有较大的提升.     

单帧学习与多帧重建结合的超分辨率盲重建方法

针对模糊退化PSF未知的图像超分辨率重建问题,提出了一种以学习重建结果为参考的模糊图像PSF辨识与重建方法.对学习重建算法获得的退化图像的恢复结果,采用不同尺度的方向滤波提取恢复效果良好的强边缘区域构建参考信息块,引导最大后验概率框架下的超分辨率重建算法按照正确的PSF重建高分辨率图像.以散焦模糊图像为例进行超分辨率实验.实验结果表明,该算法能够准确辨识PSF,提升了图像重建的质量.     

基于低秩约束和字典学习的图像超分辨率重建

基于学习的超分辨率重建算法通过对图像的整体信息学习进行重建,没有对图像的内部结构信息特征进行分解考虑.基于图像的低秩稀疏分解理论,本文提出一种新的图像超分辨率重建算法.在研究图像矩阵的低秩部分与稀疏部分信息特征的基础上,结合图像自身蕴含的先验信息,本文分两步对图像恢复重建.首先,将图像的非局部自相似性先验信息引入图像的基本重建模型.在该模型下利用相似图像块矩阵的天然低秩性约束得到初始估计高分辨率图像.第二步,提出一种改进的字典学习算法恢复出初始估计高分辨率图像中缺失的高频成份信息,获得最终的高分辨率图像.为了使高频成份得到更好的恢复,在字典学习样本集的构建阶段应用了一种基于低秩稀疏分解理论的样本集构建方法.实验分析表明,本文提出的算法与现有主流算法相比,在主观视觉效果和客观性能分析上都能显示出更好的优越性.     

多尺度残差生成对抗网络的图像超分辨率重建

针对目前基于深度学习的超分辨率重建图像存在的纹理等高频信息丢失问题,提出了多尺度残差生成对抗网络的图像超分辨率重建算法。首先,使用Dense-Res2Net模块替代SRGAN生成网络中原本的残差模块,并且组合特征压缩与激发网络（SENet）从多个尺度自适应地提取浅层特征信息。其次,引入全变分正则化损失（TV loss）指导生成器训练。最后,使用Wasserstein距离优化对抗损失,提高网络训练稳定性。实验结果表明,该算法重建出的图像在视觉效果上保留了更加丰富的高频细节,与当前主流超分算法相比,该方法不仅有更高的峰值信噪比（PNSR）与结构相似性（SSIM）,且学习感知图像块相似度（LPIPS）的分数上均优其他算法。     

基于邻域保持嵌入算法的语种识别

语种识别中现有的总变化因子分析仅能反映语音数据的整体结构,不能挖掘其局部内在结构信息,并且未考虑训练语音数据的语种类别。针对此问题,提出了基于邻域保持嵌入算法的语种识别,通过构建邻接图以获得语音数据的局部邻域结构,同时通过有监督训练有效利用语音数据的语种标注信息。在2011年美国国家标准与技术研究院语种识别评测的30 s和10 s测试集上进行了对比实验。实验结果表明,邻域保持嵌入算法能够有效弥补总变化因子分析的不足,可明显提高系统的识别性能。     

基于稀疏邻域嵌入法的图像超分辨技术研究

到现在为止,基于邻域嵌入法(NE)的图像超分辨(SR)技术都采用两个独立的步骤合成高分辨的图像。首先以Eu-clidean距离作为标准进行邻域搜索,然后通过求解一个约束最小均方问题得到最优的加权值。然而,采用两个独立的过程并不是最优的。提出一种基于稀疏邻域选择的图像超分辨算法。首先确定可能的邻域范围,然后采用稳健SL0算法同时找出邻域和加权值。由于采用聚类方法,用于重建的k个最近邻域(k-NN)具有相似的局部几何结构,可以采用一种叫做方向梯度直方图(HoG)的统计方法对低分辨图像块进行聚类。通过在合成过程中利用HoG的局部结构信息,每幅低分辨图像的k-NN都能从相对应的子集中自适应的选择,从而在保证合成图像质量的前提下大大提高了合成高分辨图像的速度。仿真表明本文算法能够得到与传统方法相似的结果。     

基于局部像素嵌入的人脸图像超分辨率重构

利用像素点在邻域空间的线性嵌入关系作为先验约束来重构高分辨率(HR)人脸图像.算法从HR训练样本集中选择与输入人脸最相近的K个样本进行配准,并以配准后的样本作为参考,学习目标图像中像素点的局部嵌入系数.在学习过程中,算法通过自适应调整各参考样本的权重来减小配准误差的影响,并利用总变差最小化约束嵌入系数的平滑度.结合局部像素嵌入关系以及降质模型,算法可以在最大后验估计的框架下实现对目标人脸的超分辨率重构.实验表明,重建的HR图像拥有更加细腻、清晰的局部特征,其平均峰值信噪比和结构相似度分别比对比算法高出1.26dB和0.04.