一种自学习的新型单幅图像超分辨率高质量重建算法

经典的基于稀疏表示和字典学习的超分辨率算法在图像重建质量和计算复杂度上都具备较好的表现。然而,基于外部样本训练得到的字典和待重建图像缺少相关性,会伴随算法鲁棒性较差的问题。为克服这一缺点,提出了一种基于自学习的新型单幅图像超分辨率高质量重建算法。该算法无需引入外部训练图像,即完全通过待重建图像自身构建的样本进行字典学习和图像重建;这一机制增强了训练字典与待重建图像的相关性。具体而言,在字典训练阶段,针对输入的待重建图像,基于二维经验模态分解进行高频修复预处理,以增强样本源的高频特征;随后构建训练样本集,使用K-奇异值分解算法获得自学习主字典和自学习残差字典,构成双字典。在图像重建阶段,将双字典结构与自学习相结合,先通过主字典实现主高频恢复,再进一步通过残差字典恢复图像的残差高频信息。实验结果表明,所提算法在重建图像的主观视觉效果以及专业质量评价指标上,相对于传统插值算法及经典的字典学习算法具有显著优势。     

基于自适应多字典学习的单幅图像超分辨率算法

自适应字典学习利用图像结构自相似性,将图像自身作为训练样本,通过字典学习使图像中的相似块在字典下具有稀疏表示形式.本文将全局字典学习中利用图像库获取附加信息的思想融入到自适应字典学习的过程中,提出了一种基于自适应多字典学习的单幅图像超分辨率算法,从低分辨率图像自身与图像库同时获取附加信息.该算法对低分辨率图像金字塔结构中的图像块进行聚类,在聚类结果的引导下将图像库中的图像块进行分类,利用各类中的样本分别构建针对各类的多个字典,从而确定表达重建图像块的最优字典.实验表明,与ScSR、SISR、NLIBP、CSSS以及mSSIM等算法相比,本文算法具有更好的超分重建效果.     

基于针对性字典的压缩图像稀疏超分辨率重建

为了有效地重建压缩低分辨率图像,提出一种基于针对性字典的压缩图像稀疏超分辨率重建算法.首先,根据压缩低分辨率图像的形成特点,对训练库图像进行针对性的下采样压缩编码处理,进行超完备字典的训练;然后,通过训练所得的针对性字典对压缩低分辨率图像进行稀疏表示的超分辨率重建.为进一步恢复图像的高频信息,进行了针对性残差字典训练,并对图像进行高频信息补偿,得到稀疏重建后的图像主观效果更加突出,客观评价参数也得到较大提升.实验结果表明,该算法对压缩图像的超分辨率重建更具针对性,具有良好鲁棒性和高效性.     

基于稀疏K-SVD的单幅图像超分辨率重建算法

图像的超分辨率重建技术可以提升图像质量,改善图像视觉效果,在现实中具有很高的实用价值。针对基于K-SVD的超分辨率重建算法的不足,本文提出一种基于稀疏K-SVD的单幅图像超分辨率重建算法。首先,采用稀疏K-SVD方法进行训练获得高低分辨率字典对,以待重建的低分辨率图像及其降采样作为字典训练的样本,提高了字典和待重建的低分辨率图像的相关性;然后,采用逐级放大的思想进行重建;最后,利用非局部均值的方法,进一步提高重建效果。实验表明,与基于K-SVD的超分辨率重建算法相比,本文算法重建图像的峰值信噪比平均提高了0.6dB左右。重建图像在视觉效果上,也有一定程度的提升。     

基于改进K-SVD字典学习的超分辨率图像重构

 针对已有算法中字典训练的时间消耗巨大的问题,提出了一种改进的基于字典学习的超分辨率图像重构算法.本文将K-SVD字典算法和高低分辨率联合生成的思想结合起来,形成新的字典训练方法,并将由该算法生成的高低分辨率字典应用于基于稀疏表示的超分辨率重构.重构仿真实验证明算法不仅有效降低了字典训练所消耗的时间,而且能够改善重构高分辨图像的质量.     

基于字典稀疏表示的图像超分辨率重建

针对单字典学习的稀疏表示超分辨算法不能保证相邻图像块的兼容性而导致稀疏重建后图像质量低的问题,提出了图像块对学习的稀疏表示的改进方法。该方法使用主成份分析法处理训练样本的图像特征块;然后在输入的低分辨率图像块的稀疏表示系数中恢复出高分辨率图像块;最后将低分辨图像块的稀疏表示与高分辨图像块字典组合生成高分辨率图像块的超分辨重建算法。实验数据对于提出的算法能有效地恢复出质量更好的图像且峰值信噪比有所提高。     

基于离线双字典学习算法的图像超分辨率重建研究

为了提高图像超分辨率重建的质量,采用离线双字典学习算法。首先图像块建立字典稀疏模型,确定字典中原子数量;然后使用基于离线字典学习对图像稀疏编码,同时把稀疏编码统一到一个框架中进行优化编码;接着对字典进行分解多个子字典,将图像块中像素点的列向量在子字典展开;最后双字典与超分辨率重构中不同分辨率的异构数据进行同构化,确定控制残差条件,给出了算法实现过程。实验仿真显示本文算法重建效果清楚,峰值信噪比最大,BIQI最小。     

基于自适应对偶字典的磁共振图像的超分辨率重建

为了提高磁共振成像的图像质量,提出了一种基于自适应对偶字典的超分辨率去噪重建方法,在超分辨率重建过程中引入去噪功能,使得改善图像分辨率的同时能够有效地滤除图像中的噪声,实现了超分辨率重建和去噪技术的有机结合。该方法利用聚类—PCA算法提取图像的主要特征来构造主特征字典,采用训练方法设计出表达图像细节信息的自学习字典,两者结合构成的自适应对偶字典具有良好的稀疏度和自适应性。实验表明,与其他超分辨率算法相比,该方法超分辨率重建效果显著,峰值信噪比和平均结构相似度均有所提高。     

基于耦合特征空间下改进字典学习的图像超分辨率重建

针对目前基于字典学习的图像超分辨率重建效果欠佳或字典训练时间过长的问题,本文提出了一种耦合特征空间下改进字典学习的图像超分辨率重建算法.该算法首先利用高斯混合模型聚类算法对训练图像块进行聚类,然后使用更改字典更新方式的改进KSVD字典学习算法来快速获得高、低分辨率特征空间下字典对和映射矩阵.重建时根据测试样本与各个类别的似然概率自适应地选择最匹配的字典对和映射矩阵进行高分辨率重建.最后利用图像非局部相似性,将其与迭代反向投影算法相结合对重建后的图像进行后处理获得最佳重建效果.实验结果表明了本文方法的有效性.     

基于在线字典学习的人脸超分辨率重建

针对基于学习的人脸超分辨率算法噪点、伪影较多,且噪声鲁棒性较差的问题,提出一种基于在线字典学习的人脸超分辨率重建算法。以人脸图集作为训练图库,运用在线字典学习方法提高字典训练的精度。独立调整字典学习阶段的正则化参数λt和求解重建稀疏系数阶段的λr,以获取最优的超完备字典和稀疏系数用于图像重建。实验结果表明,目标图像峰值信噪比比同一类型的稀疏编码超分法平均提高了0.85 d B,结构相似性增加了0.013 3,有效地抑制了噪点和伪影。在含噪人脸图像应用中,噪声水平提高时,峰值信噪比下降相对较平缓,提升人脸超分效果的同时改善了算法的噪声鲁棒性。     

基于自类推的NSCT域单幅图像超分辨率重建

单幅图像放大是一个病态问题。本文利用图像局部结构的自相似性和可传递性,结合非下采样Contourlet变换(NSCT)的优点,提出一种基于自类推的NSCT域单幅图像超分辨率重建方法。首先采用NSCT对源图像和退化图像进行多尺度、多方向分解,得到用于学习的低通子带对和各带通方向子带对,再利用图像自类推技术生成高分辨率的低通子带和各带通方向子带,最后进行NSCT重构得到超分辨率重建的图像。实验结果表明,该方法可以独立进行,摆脱一般方法对训练集合的依赖,并且较一般的图像类推算法速度大为加快,能产生更为合理的细节,视觉边缘更清晰,图像更逼真。     

基于序列图像的超分辨率重建

提出一种从序列低分辨率欠采样图像中重建出一幅高分辨率图像的重建方法.该方法基于MAP算法,通过利用梯度投影的方法对重建结果不断进行迭代优化得到最终的理想高分辨率影像.实验结果证明,该方法有效,它不仅能够非常容易的引入各种先验条件进行约束从而提高解的收敛速度,并且能够得到质量较好的高分辨率重建图像.在取得相同质量图像的前提下,该算法所需时间明显降低.     

单帧图像超分辨率重建的深度神经网络综述

随着硬件计算能力的显著提升,深度神经网络广泛应用于计算机视觉和图像处理的各个领域,获得了突出成果,受这种方法启发,单帧图像超分辨率重建(Super-resolution Reconstruction, SR)也引入深度学习思想,并且重建效果远远超越传统算法,成为研究的热点并迅速成为主流技术。将对深度神经网络的单帧图像超分辨率重建技术分为两类(基于传统深度神经网络的单帧图像超分辨率重建和基于生成对抗网络的单帧图像超分辨率重建和)进行阐述,以此为基础,对单帧图像超分辨率技术的发展趋势进行展望。     

基于几何字典学习和耦合约束的超分辨率重建

传统的基于稀疏表示的超分辨率重建算法对所有图像块,应用单一冗余字典表示而不能反映不同几何结构类型图像块间的区别。针对这一问题,本文探索图像局部几何结构特性,提出一种基于结构特性聚类的几何字典学习和耦合约束的超分辨率重建方法。该方法首先对训练样本图像块进行几何特性聚类,然后应用 K-SVD 算法为每个聚类块联合训练得到高低分辨率字典。此外,在重建过程中引入局部可控核回归和非局部相似性耦合约束,以提高重建图像质量。实验结果表明,与单一字典超分辨率算法相比,本文方法重建图像边缘和细节部分明显改善,评价参数较大提高。     

基于稀疏表示的超分辨率图像重建

针对单幅低分辨率图像的超分辨率重建,提出一种基于稀疏表示的改进算法。通过联合输入低分辨率图像块和对应生成的高分辨率图像块,求解其在高低分辨率字典对上的稀疏表示系数,再将系数与高分辨率字典结合,修正输出的高分辨率图像块。仿真实验表明,文中提出的算法有效提升了重建图像的质量。     

基于PSF改进的POCS超分辨率图像重构

为了提高重构的图像质量,给出了模拟一修正迭代的凸集投影（POCS）超分辨率图像重构方法和具体实现步骤。针对重构的超分辨率图像高频分量不足的缺点,提出了一种有效的改进方法。该方法通过对点扩散函数（PSF）的改进做到了有效地保留POCS超分辨率图像重构算法中的边沿信息。仿真实验结果表明,该方法可行性好,能够有效地保持高频分量,从而达到提高图像质量的目的。     

一种基于自适应正则化的图像超分辨率重建模型

为了解决图像超分辨率重建中稀疏系数解的不精确问题,提出了一种自适应正则化级联稀疏矩阵的超分辨率重建算法。根据图像自身的特性,采用自适应正则化项对图像局部进行处理,实现图像的局部约束,构建基于自适应正则化的稀疏矩阵函数。另外,为了提高图像的可清晰性,采用基于全局约束的退化模型改进处理结构。测试结果表明,与其他常用算法相比,提出的自适应正则化的图像超分辨率重建算法能够构建更清晰的超分辨率图像。     

基于改进IBP算法的图像超分辨率重建

针对传统IBP算法存在对图像细节获取能力差,重建图像清晰度不高的问题,提出一种改进方法.该方法利用小波包图像融合技术,获取所有低分辨率图像高频绝对值最大的值,与均值低频进行小波包重建,得到重建低分辨率图像.以该图像为参考图像,进行迭代反投影,获得高分辨率图像.改进后的算法增加了迭代反投影方法对高频信息的获取能力,提高了...