基于偏最小二乘的人脸超分辨率重构

提出了一种基于偏最小二乘(PLS)的超分辨率重构方法用于快速恢复高分辨率人脸图像.该算法利用主成分分析(PCA)方法将所有高、低分辨率人脸图像投影到各自的特征子空间中,通过PLS对高、低分辨率投影变量之间的统计关系进行回归建模.当输入的低分辨率人脸图像给定时,对应的高分辨率人脸图像可以由训练后的回归模型导出.实验结果表明,在离线训练的情况下,所提出的算法可以快速地给出令人满意的重构解.     

基于边缘增强生成对抗网络的人脸超分辨率重建

针对对抗生成神经网络在人脸轮廓细节恢复上不够完善的问题,利用人脸图像的结构先验信息提出了一种边缘增强的生成对抗网络人脸超分辨率的重建算法.首先,利用人脸图像及其边缘图像的一致性关系设计一种并行网络提取面部和边缘细节特征;然后,通过特征融合网络获得高分辨率的生成图像;最后,利用判别网络判别生成图像的真伪.在人脸图像数据库上进行的人脸超分辨率重建实验结果表明:提出的边缘增强生成对抗网络能够提升面部细节重建能力,主观和客观评价指标均优于现有的人脸超分辨率算法.     

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.     

一种MRF-MAP框架下的图像超分辨率重建方法

基于多帧观察样本的超分辨率图像重建是超分辨率图像重建研究中的重要方向.在马尔科夫随机场最大后验概率(MRF-MAP)框架下研究了多帧图像的超分辨率重建问题.根据给定的空间图像退化模型建立了超分辨率重建的二阶能量函数,并利用α-expansion图切算法对能量函数进行求解.考虑到α-expansion算法的规范性要求,将能量函数进行近似.针对二阶能量函数的图切算法,讨论了s-t图的构造,给出一种节点的分配方法以及t-link和n-link的赋值方式,以提高图切算法的计算效果.通过对两种类型的图像进行超分辨率重建的对比实验,表明该方法具有较好的去噪及重建效果.     

基于字典学习的超分辨率显微CT图像重建

为提高显微CT重建图像的空间分辨率,提出了一种基于字典学习的超分辨率图像重建算法.首先,将重建图像进行网格细化,并使用面积权值模型实现对投影过程的精确建模.然后,选择高质量的图像作为训练样本,采用K-SVD算法构建图像字典.基于该图像字典,利用正交匹配追踪算法实现对重建图像的稀疏表达,并以此作为稀疏项约束引入到重建算法的目标函数中.最后,使用梯度下降法求解目标函数.实验结果表明:与传统的基于插值的超分辨率重建算法相比,所提算法的超分辨率结果在图像对比度、边缘保持方面具有优势,并且保留了更多的图像高频信息,从而有效提高了重建图像的空间分辨率.     

一种改进的基于Gabor小波的人脸识别方法

针对人脸识别中传统的Gabor小波方法存在特征维数高、识别时间长、存储开销大的缺点,提出了一种结合奇异值分解和Gabor小波的改进方法.首先通过Gabor小波变换对人脸图像滤波得到特征图像,然后对训练集的特征图像进行奇异值分解获取基空间,将人脸图像投影到统一的基空间提取奇异值特征,再选择一定数量的奇异值构成人脸鉴别矢量,最后采用最近邻分类器进行识别.在ORL人脸库上的实验结果表明,该方法在识别性能上优于单一的Gabor小波方法.     

基于半耦合字典的快速图像超分辨率重建算法

为了提高图像超分辨率重建的效率与质量,考虑到高、低分辨率稀疏表示系数的不同,改进了锚定邻域回归算法,并结合半耦合字典学习算法提出了一种快速图像超分辨率重建算法.首先采用半耦合字典学习算法得到高分辨率字典、低分辨率字典及映射矩阵;再采用岭回归算法求解低分辨率稀疏表示系数,并根据高分辨率稀疏表示系数与低分辨率稀疏表示系数之间的映射关系,得到高分辨率稀疏表示系数;然后,根据输入图像块特征寻找字典中与其最相关的字典原子,计算该字典原子所对应的投影矩阵,进行超分辨率重建.仿真结果表明:提出的算法不仅在重建速度上表现更快,重建图像的质量也得到提高,在客观指标和主观效果上均取得更好的效果.     

基于二分K均值聚类和最近特征线的视频超分辨率重建方法

提出一种基于二分K均值聚类和最近特征线的视频超分辨率重建方法.该方法在生成图像块训练样本库阶段,为了解决传统K均值算法对图像块聚类时间复杂度较大的问题,设计一种基于二分K均值图像块聚类算法,用以实现快速构建初始训练样本库;在视频帧超分重建阶段,通过改进的最近特征线方法扩充样本库,并舍弃其中的不合适样本,提升样本库的表达能力.该视频超分辨率重建方法应用于基于关键帧的视频超分辨率重建,首先对时序上近邻的两个关键帧下采样并分块,然后使用图像块聚类算法构建初始训练样本库;对于这两个关键帧之间的低分辨率帧,使用改进的最近特征线方法扩充的训练样本库重建出对应的高分辨率帧.实验结果表明,提高了视频超分辨率重建的时间效率,同时也提升了每一帧重建图像的主客观质量,证明了算法的有效性.     

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.     

基于凸集投影和线过程模型的超分辨率图像重建

为了改善超分辨率重建图像的效果，提出了一种基于线过程模型的凸集投影方法。根据先验信息在图像重建中有重要作用的原理，该方法在数据一致性投影的基础上，将描述边缘信息的线过程模型作为图像的一个先验知识，用于重建过程中的平滑性约束投影，从而达到既保存图像的高频分量，又在一定程度上降低平滑区域噪声的效果。实验结果表明，该方法重建结果的视觉效果好于原方法，且信噪比有所提高，尤其是在高抽取率的情况下可以明显减少振铃效应。     

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。     

基于投影修正和POCS的图像超分辨率重建

针对超分辨重建技术中传统POCS图像重建算法存在的Gibbs效应问题,提出一种采用投影修正机制抑制Gibbs效应的图像超分辨率重建算法.首先针对初始图像采用方向差分方法获得图像的边缘约束算子;随后在每一次的迭代重建过程中,结合前后重建结果的差值和边缘约束算子设计投影修正算子,并对残差阈值和点扩散函数分别进行修正,从而获得修正后的数据一致性投影过程;最后利用修正的投影过程获得最终重建图像.试验结果表明:改进算法具有较好的峰值信噪比,并且有效抑制了Gibbs效应,具有较好的应用前景.     

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.     

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.     

联合深度置信网络与邻域回归的超分辨率算法

为了提高重建的质量和速度,提出一种联合深度置信网络与邻域回归的超分辨率算法.一方面,结合字典学习与神经网络表示的联系对传统的深度置信网络进行调整,采用该网络模型实现字典学习,充分利用该模型突出的学习能力,使字典具有更好的特征表达能力,从而提高图像的重建质量.另一方面,在基于字典学习的超分辨率框架中融入邻域回归思想.首先,利用最近邻域算法确定字典原子的最近邻域映射关系;然后以此为基础,结合邻域回归方法,离线计算高、低分辨率投影矩阵;最后在重建过程中将该投影矩阵应用于图像重建.该方法避免了字典学习中的系数求解过程,降低了计算的复杂度,提高了重建的速度.实验表明,算法具有更高的峰值信噪比和结构相似度,同时极大地提高了图像的重建速度.     

基于多成分字典和稀疏表示的超分辨率重建算法

为了解决单幅图像超分辨重建的问题,该文提出了一种在稀疏表示理论框架下基于多成分字典的方法。首先根据图像的退化模型,深入分析高低分辨率图像的关系,得到高分辨图像可由低分辨率图像在对应字典下的稀疏系数来重构的结论。根据这一结论,采用多成分字典分别表示图像的不同结构特征,并用匹配追踪的方法得到低分辨图像在多成分字典下的表示系数,然后在对应的高分辨字典下对高分辨率的图像进行重建,实现了基于多成分字典的单幅图像超分辨率重建。该文所提的方法对单幅图像的超分辨率重建具有较好的通用性,相对于传统的超分辨重建算法,在自然图像和卡通图像的实验中验证了算法的有效性。     

改进PCA-LDA的人脸识别算法研究

针对主成分分析(PCA)未充分利用样本类别信息及线性鉴别(LDA)在小样本时识别率低的问题,提出了一种基于PCA和LDA相融合的人脸识别算法。该算法首先将输入人脸图像进行几何位置规范化和灰度分布均衡化预处理;然后利用PCA算法将人脸训练图像投影到低秩特征子空间,利用LDA算法计算类间离散度大、类内离散度小的特征子空间,从而获得PCA-LDA的人脸融合特征空间;最后将训练样本、测试样本投影至融合的特征空间,并利用最近邻准则实现对测试样本的识别。实验结果表明,该算法能够有效融合PCA和LDA的优势,提高系统识别的鲁棒性和效率。     

基于正则的POCS无源毫米波超分辨率重建

针对无源毫米波图像普遍存在分辨率不高的问题,提出一种基于正则化技术的超分辨率重建方法.在具体的成像模型基础上,对获取的无源毫米波图像序列进行基于正则的凸集投影(POCS)处理.将正则化条件作为POCS的一个凸约束,使得到的高分辨率图像在平滑噪声的同时能很好地保护图像的纹理细节.实验结果表明,该方法还可以提高图像的分辨率,是一种较好的无源毫米波超分辨率重建方法.     

基于自适应加权压缩感知的图像超分辨率重建

压缩感知理论被广泛应用于从少量随机观测中精确地重构原始信号,基于压缩感知理论来实现图像的超分辨率重建,在利用图像的局部稀疏性先验的基础上,采取了以下两项措施：一是通过对图像降质模型的估计,采用K-奇异值分解(K-singular value decomposition, K-SVD)算法构建过完备字典对,依据同一图像高低分辨率观测在对应字典下稀疏表示系数相似的特点,将字典对所表示的高低分辨率图像间的映射关系带入目标函数中,避免了降采样和模糊算子难以抽象为矩阵形式对求解造成的影响;二是在待超分辨率图像稀疏编码时提出一种自适应加权的梯度投影稀疏重构(adaptive weighting gradient projection for sparse reconstruction, AWGPSR)算法,克服了传统正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法在这一步需要固定稀疏度的缺陷,可获得更加精确的稀疏表示系数。结合得到的稀疏表示系数与高分辨率字典可以重建出图像的高频分量,将重建的高频分量与低频部分融合可以得到最终的图像超分辨率重建结果。实验结果表明,...