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.     

结合小波金字塔的空频域亚像素图像配准

基于图像序列的超分辨率重建,是利用同一场景的多幅低分辨率图像重建一幅高分辨率图像,其实现过程可分为两个步骤:首先,利用亚像素图像配准技术将所有的低分辨率图像配准;然后,利用配准的多幅图像重建一幅高分辨率图像.针对配准这一问题,提出一种新颖的图像亚像素配准方法.新方法先将Haar小波分解出的低频子图应用频域Vandewalle方法进行初步配准,然后结合空域Keren改进方法进一步提高配准精度,同时利用金字塔在不同层上分别实现亚像素配准,并逐层累加配准结果.实验结果表明,即使在较大的平移和旋转情况下,相比只有空域Keren改进方法和只有频域Vandewalle方法,该方法的配准精度和超分辨率重建效果都得到明显提高.     

基于模拟退火的多尺度岩心三维图像融合重建

在岩心图像分析中,低分辨率岩心图像能够显示较大视域,具有较好的全局代表性,而对于低尺度信息无法准确表征;高分辨率岩心图像能够准确地表征岩心的低尺度信息,但通常仅能显示较小的视域.为了能综合分析高低分辨率下的不同岩心图像,本研究提出了一种基于模拟退火,将低分辨率三维岩心图像和高分辨率二维岩心图像融合重建为高分辨率三维岩心的算法.具体地,对于给定的高分辨率二维岩心图像,首先,将低分辨率三维岩心图像进行插值放大以统一两者的点长度,统计二者在二维中的孔隙分布情况,只保留高分辨率二维岩心图像中的小尺寸孔隙,以作为训练图像;然后,在融合重建过程中将低分辨率三维岩心中的大尺寸孔隙相设置为硬数据,以两点相关函数为目标函数重建其中的小尺寸孔隙.实验结果表明,本研究提出的融合重建算法可以很好的将低分辨率岩心重建为高分辨率岩心结构,且融合重建结果有效,准确.     

基于Keren配准和插值的快速超分辨率图像重建

为提高图像超分辨率重建技术实时应用的可能性,增强其对配准误差的容忍度,提出了一种基于Keren配准和插值的快速鲁棒超分辨率图像重建算法.该算法将配准后的低分辨率图像根据变换参数映射到高分辨率网格上,再利用模板卷积迭代地填充缺失像素值,从而重建一幅高分辨率图像.将文中算法与非均匀插值法、凸集映射法、鲁棒的迭代后向映射法和...     

基于错位检测的高空间分辨率ICT重建技术研究

介绍了基于像素错位的多幅图像重建高分辨率图像技术,分析了错位检测图像各像素位置及灰度值的对应关系,并通过计算机仿真实现了计算机层析成像检测的错位扫描和图像重建,并得到了满意的重建结果。     

基于图像熵分块的压缩感知字典学习算法

针对传统字典学习算法预处理阶段未考虑图像内外部特征的问题,提出一种基于灰度梯度矩阵的图像熵字典学习算法.该算法通过灰度梯度矩阵计算图像块熵值,并对各图像块进行分类,每类数据组合成训练数据集,再利用基于系数矩阵的奇异值分解算法更新各类子字典.对测试图像的稀疏表示系数进行重建实验,仿真结果表明,该算法可高效训练出自适应稀疏字典,显著提高图像重建精度.      

基于灰度值相应概率的非刚性图像配准

提出了一种基于灰度值相应概率的，对多模态非刚性医学图像进行全局弹性配准的快速算法．通过两幅图像重叠部分的２Ｄ灰度联合直方图，计算灰度值相应概率（ＧＶＣＰ），使用遗传算法最优化ＧＶＣＰ实现两幅图像之间平移和旋转的全局刚体配准．将两幅图像的重叠部分均匀地划分成互为重叠的体积子块，再最大化每对对应体积子块图像灰度之间的ＧＶＣＰ，实现每对对应子块之间平移的局部刚体配准，并将每子块的中心作为一一对应的控制点．利用这些均匀分布的控制点对结合薄平板样条插值法实现图像的全局非刚性弹性配准．     

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.     

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.     

基于卷积神经网络融合的彩色傅里叶叠层显微重建

针对彩色傅立叶叠层显微重建存在图像获取时间长、采集低分辨率图像数量多等问题,采用基于卷积神经网络的图像融合方法来实现彩色傅立叶叠层显微重建。该方法基于图像融合原理,将单通道低分辨率图像重建的灰度高分辨率图像与相同视场下的彩色低分辨率图像融合,成功地重建彩色FPM图像。在保证图像恢复质量的同时减少了2/3的采集时间。实验结果表明,所提算法可以获得色彩不失真的彩色FPM图像,定量评价指标方均根误差小于0.01,结构相似性参数大于0.89。     

基于L1范数的贝叶斯超分辨率重建技术在DR图像中的应用研究

超分辨率重建技术作为一种不需要硬件参与的提高图像空间分辨率的方法,已经发展成为图像处理领域的一个重要的研究方向。为提高现有DR(digital radiography)图像的分辨率,通过平板探测器(flat panel detector,FPD)获取低分辨率图像序列,在建立贝叶斯模型框架下,采用一种基于纵向和横向的图像像素一阶差分的L1范数重建高分辨率图像及其参数估计。研究结果表明,该方法能有效提高DR图像的分辨率,具有良好的应用价值。     

改进的有参超分辨率图像盲恢复

改进了有参超分辨率图像盲恢复中的边界与正则处理以及模糊参数估计方法，用交替迭代优化来估计模糊参数和高分辨率图像，用Neumann边界图像模型和修改边界像素来避免边界错误，用近似重排系统矩阵的带结构矩阵，来构造求解高分辨率图像的预处理共轭梯度算法。人工退化图像序列上的实验结果表明了改进方法的有效性。     

一种边缘保护的灰度图像插值算法

提出一种边缘保护的灰度图像插值算法，目的在于从低分辨率图像中复原出高分辨率的图像。首先对低分辨率图像做双线性插值放大，然后用一个二维非线性滤波器做迭代滤波处理，从而得到高质量的插值放大图像。实验仿真结果表明，该算法在插值放大图像的边缘保护方面取得了良好的效果。     

基于高分辨率遥感影像的城市建设区提取

以北京市部分区域的QuickBird影像为实验数据, 运用面向对象的影像分析手段, 研究城市建设区的自动识别和提取方法。在分析城市建设区特征的基础上, 采用在低分辨率影像上粗提取, 在高分辨率影像上精提取相结合的技术, 提高提取精度。经过与目视判读结果的对比, 城市建设区的识别率达到89.7%, 误判率为27.6%。     

基于稀疏自编码的手指静脉图像分割

针对获取的手指静脉图像不仅包含静脉特征,而且包含噪声和不规则阴影,从而增加了特征提取难度的问题,提出了一种基于稀疏自编码的手指静脉图像分割算法;首先采用传统分割算法对原始灰度图像进行分割,得到一副二值图像(背景像素值为0,静脉像素值为1);然后,以该灰度图像的每个像素点为中心,对其进行图像分块,并将二值图像中对应于中心点的值(0或者1)作为该块的标签,建立训练集合;最后,将训练样本(分块图像和标签)输入到自编码器和神经网络中进行训练,再用训练好的模型对测试图像进行分割;实验结果表明,相比传统的算法,提出的手指静脉分割算法能够有效地对静脉进行分割,提高手指静脉认证系统的认证精度。     

Fusion of multispectral and panchromatic images using multirate filter banks

In this paper, an image fusion method based on the filter banks is proposed for merging a high-resolution panchromatic image and a low-resolution multispectral image. Firstly, the filter banks are designed to merge different signals with minimum distortion by using cosine modulation. Then, the filter banks-based image fusion is adopted to obtain a high-resolution multispectral image that combines the spectral characteristic of low-resolution data with the spatial resolution of the panchromatic image. Finally, two different experiments and corresponding performance analysis are presented. Experimental results indicate that the proposed approach outperforms the HIS transform, discrete wavelet transform and discrete wavelet frame.     

一种基于注意力嵌入对抗网络的全色锐化方法

全色锐化旨在将低空间分辨率的多光谱图像和高空间分辨率的全色图像进行融合，生成一幅高空间分辨率的多光谱图像．伴随卷积神经网络的发展，涌现出很多基于CNN的全色锐化方法．这些用于全色锐化的CNN模型大都未考虑不同通道特征和不同空间位置特征对最终锐化结果的影响．并且仅使用基于像素的1-范数或2-范数作为损失函数对锐化结果与参考图像进行评估，易导致锐化结果过于平滑，空间细节缺失．为了解决上述问题，本文提出一种嵌入注意力机制，并辅以空间结构信息对抗损失的生成对抗网络模型．该网络模型由2个部分组成：一个生成器网络模型和一个判别器网络模型．嵌入通道注意力机制和空间注意力机制的生成器将低分辨多光谱图像和全色图像融合为高质量的高分辨多光谱图像．判别器以patch-wise判别的方式对锐化结果与参考图像的梯度进行一致性检验，以确保锐化结果的空间细节信息．最后，在3种典型数据集上的对比实验验证了所提出方法的有效性．     

提高超声C扫描图像分辨率的插值方法研究

根据超声C扫描成像原理,分析了采样间隔对超声C扫描图像分辨率的影响.采用一种基于局部协方差特征的边缘自适应图像插值方法来提高C扫描图像的分辨率,同时将图像局部均方差作为边缘特征判据,使算法得到了简化.该方法根据低分辨率图像的局部协方差估计出高分辨率图像的插值加权系数,能够在放大图像的同时保留图像的边缘特征.试验结果表明,基于局部协方差特征的图像插值方法明显提高了C扫描图像分辨率,并且减小了边缘模糊效应,因此降低了采样间隔对图像分辨率的影响,提高了图像中缺陷分布评价结果的准确性.     

一种非线性的分形图像压缩编码算法

针对经典的分形压缩编码字典相对较小这一不足之处,提出一个简单的非线性分形压缩算法,简化了Popeseu等提出的算法,用于解决压缩字典较小的问题·此外,还根据这个算法给出计算整数象素点灰度值的计算公式,可以快速地计算出整数点的灰度值·实验结果表明,这一新型的分形圆盘压缩算法简单可行,并具有良好的压缩结果和高质量的重建图像·和常规分形编码方法相比,该方法还具有较高的PSNR·