图像超分辨率重建算法比较研究

针对超分辨率重建技术的基本理论以及研究现状给予了综述性研究,对当前的主要算法进行了比较分析.     

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。     

超分辨率重建算法综述

超分辨率重建是指由同一场景的低分辨率退化图像,运用相应的算法重建一幅清晰的高分辨率图像。然而,传统的基于插值、基于重建和基于学习的方法已很难获得进一步的突破。近年新兴的过完备稀疏表示是一种新的图像表示模型,它为解决超分辨率重建中的难点问题提供了新的思路。本文通过分析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重构时的优缺点,并对未来超分辨率重建技术进行了展望。     

基于多幅图像的超分辨率重建方法分析

图像超分辨率重建是指从一幅或多幅低分辨率、低质量图像中产生高分辨率、高质量图像的数字信号处理技术.本文分析了基于多幅的图像超分辨率重建方法,并讨论了目前基于多幅的图像超分辨率重建有待解决的问题.     

大倍数超分辨率图像重构的通用快速算法

为了解决超分辨率图像重构的计算复杂性随着放大倍数的加大而呈指数规律急剧上升这一问题，文中提出了一个通用的快速超高分辨率图像重构算法．该算法利用各低分辨率图像之间的位移关系将所有低分辨率图像进行分组，然后分别对每个组进行超分辨图像重构，并重复此分组重构过程直至获得预期的分辨率．实验结果表明，该快速算法能够在保持重构效果基本不变的同时，较大地降低超分辨率图像重构的计算复杂性。     

一种改进的多帧图像超分辨率重建算法

文中构建了超分辨率重建图像的一般框架.在对图像模糊的不确定性和复杂性作一定限制条件下,讨论采用最小二乘方规整化方法重建除运动外其它因素引起降质的低分辨率图像;并进一步提出了采用改进的递归最速下降迭代算法实现多帧图像的超分辨率重建.计算机模拟结果表明,该方法具有较好的重建图像质量.     

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.     

基于小波变换的图像超分辨率增强算法

视频图像超分辨率增强技术具有重要的研究价值。文章在研究和分析小波变换理论的基础上提出了一种基于小波变换的图像超分辨率增强算法,该算法充分利用小波多分辨率分解思想,体现图像分辨率降低的自然过程;通过估计高分辨率小波系数,经插值逆变换可得到重构的高分辨率图像。实验结果证明该算法克服了传统的插值方法致使图像高频部分损失、细节被模糊的缺点,是超分辨率图像处理的一种行之有效的途径,具有一定的实用价值。     

一种改进的单帧图像超分辨率重建的高效算法

根据图像的降质模型,基于凸集投影(POCS)原理,结合降质图像模型,提出一种使用中值滤波初值处理的高效POCS单帧图像的超分辨率重建方法.计算机仿真结果表明,和双线性内插、经典POCS方法比较,改进后的该方法重建图像信噪比平均提高2.1 dB和1.1 dB.     

校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法

提出了校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法,包括:(1)提出了图像粒化方法,实现图像空间向粒度空间的转化;(2)设计粒之间合并运算和分解运算,构造粒之间的模糊包含关系μ和σ,实现不同粒度空间之间的转化,获取图像的先验知识,指导校园航拍图像超分辨率重建算法的设计;(3)根据自顶向下、自底向上两种模式和图像先验知识,设计校园航拍图像超分辨率重建粒计算算法,实现粒度空间向图像空间的转化.实验验证了提出方法的可行性.     

基于块对称对叠的多幅图像超分辨率重建算法研究

在进行图像超分辨率重建时,使用多幅图像比使用一副图像能够得到更好的效果,但是目前基于多幅图像的超分辨率重建算法普遍存在重建速度慢、重建质量不够理想的问题。为此,本文构造了一种基于块对称对叠（PsyCo）的多幅图像超分辨率重建算法,首先对低分辨率图像序列进行基于ORB的图像配准,再对配准后的图像进行PSyCo重建,最后对重建的图像进行像素灰度最大值融合。实验结果表明,本文提出的重建算法具有更好的重建效果,并且具有较快的重建速度。     

A Regularized Super Resolution Algorithm for Generalized Gaussian Noise

In this paper,an iterative regularized super resolution (SR) algorithm considering non-Gaussian noise is proposed.Based on the assumption of a generalized Gaussian distribution for the contaminating noise,an lp norm is adopted to measure the data fidelity term in the cost function.In the meantime,a regularization functional defined in terms of the desired high resolution (HR) image is employed,which allows for the simultaneous determination of its value and the partly reconstructed image at each iteration step.The convergence is thoroughly studied.Simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm as well as its superiority to conventional SR methods.     

视频图像超分辨率复原技术的分析与研究

视频图像超分辨率复原技术具有重要的研究价值,在研究和分析超分辨率复原技术的具体方法的基础上,深入探讨了频率域、空间域研究方法的不同的理论依据、实现手段以及算法模型,分析比较出空间域研究方法具有一定研究的优势,并对其研究前景进行展望。     

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.     

基于压缩传感的CMOS图像传感器电路研究

压缩传感信号采样理论,将信息获取的技术问题从采样端转移到接收端,并使采样率很低的信号能被精确重建.与压缩传感技术不断完善的理论研究相比,其硬件结构实现更是研究的新方向.本文提出了一种基于压缩传感的CMOS图像传感器硬件电路结构,在模数转换前实现了图像的同时传感并压缩,可用于超高速成像.该结构采用1.8V0.18μm CMOS工艺实现,帧率可达每秒几万到几十万帧,适合于压缩传感的应用.     

基于并行残差卷积网络的图像超分辨重建

针对VDSR模型卷积核单一和DRRN模型不能全局利用的问题,提出了基于并行残差卷积神经网络的联合卷积图像超分辨重建模型。模型首先利用原始卷积层和扩张卷积层融合,建立联合卷积层,然后利用跳跃链接,将多种抽象层次的特征进行融合,最后完成整个超分辨网络的模型构建。提出的模型具有以下优点：①扩张卷积神经网络与原始卷积神经网络融合,在计算机复杂度不变的情况下,可以获取更多尺度的信息,因此具有更强的表达能力;②跳跃链接方式,将抽象层度较低与较高抽象层次的信息融合,获取更多的信息,使得模型具有更强的学习能力。通过在多个数据集上进行实验,模型在大多数任务中与VDSR、DRRN和SRCNN等先进模型相比,IFC值取得了大于0.1的提升。     

基于FPGA 的高分辨率科学级CMOS 相机设计

针对高分辨率科学级相机应用广泛,国内需求量大的背景,设计了基于长光辰芯公司GSENSE400 图像传 感器的国产化高分辨率科学级CMOS( Complementary Metal Qxide Semiconductor) 相机。该相机系统包括基于FPGA ( Field Programmable Gate Array) 的数据采集、控制与Camera-Link 输出设计。FPGA 主要包含SPI( Serial Peripheral Interface) 配置模块、CMOS 时序驱动模块、数据采集模块、Camera-Link 数据转换模块以及串口通信模块。根据 CMOS 的时序逻辑,在FPGA 中实现了CMOS 驱动时序的设计。根据相机输出HDR( High-Dynamic Range) 图像的 数据量,同时为了简化FPGA 数据传输模块的设计,通过使用1 片DS90CR287 芯片,选用Camera-Link的base 模式 进行图像数据的传输,并实现串口对相机的控制。对该相机系统进行成像测试,实现了HDR 模式下连续输出 24 帧,2 048 × 2 048 像素,低读出噪声、高灵敏度、高动态范围图像,基本满足科学级成像条件的需求。     

双相机系统的高分辨率重建

为获取高分辨大视场的目标图像,提出了双相机系统的高分辨重建算法. 根据小视场高/低分辨图像对,学习图像的高频特征,利用线性回归函数表征图像高分辨与低分辨的高频特征映射关系;在小波域实现低分辨、大视场目标图像的超分辨重建,使其达到高分辨、小视场目标图像的分辨率水平;设计了10组双相机系统的仿真实验,并与双三次插值、小波域插值和学习自身的重建等3种流行算法进行对比. 实验结果表明,本文算法取得了最好的重建效果,时间代价也相对较小,并且重建评价指标PSNR比传统双三次插值高约0.26.      

有源像素CMOS图像传感器非均匀性研究

有源像素CMOS图像传感器在许多领域有着重要的应用,但其非均匀性问题影响着成像质量,非均匀性控制一直是器件研发过程中需要重点考虑的问题之一。在分析CMOS图像传感器的工作原理的基础上,对非均匀性的来源及其表现形式进行了深入的分析,提出了3套不同层次的均匀性优化设计方案,分别从像素级、列级、芯片级三个不同的角度来评价非均匀性问题。研究结果对于设计高均匀性的图像传感器具有指导意义。