文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
基于多帧图像的超分辨率算法研究
姓名:邵凌
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:张立明
∥于多帧的算法在实际应用中的可能性进行了初步的实验,取得了初步的效果户还是客观效果上都比传统的基于单帧的插值方法要好。/知且证实了在低噪声情况下,串行原来无唯一解的问题/谒苤#右恢〉头直媛释枷笾胁逯档玫揭恢∩谭直媛释枷笫且桓鑫奕范ń獾奈侍狻摘要——一图象插值方法,⑾窒钟械乃惴ㄔ谑迪值墓讨卸杂诖娲⒘坑薪洗蟮囊G螅际苏庑┧明了它的收敛性。陔方法在大多数情况下,能够得到与现有算法相当接近的效果,但是所为了得到上述数学模型中的系数,本奠提出了一个等效的高分辨率图象模型,通过该法的实际应用范围。所以我们在本文中提出了一种串行的基于多帧的图象插值方法,并证中图分类号:自从年,和谝淮未佣嘀÷杂衅揭频牡头直媛释枷笮蛄兄械玫揭恢「叻本文从一个通用的基于多帧的数学模型出发,分析了现有最为典型的几种基于多帧的模型,我们可以根据不同的实际条件,得到不同层次的高分辨率图象。而且可以将系数的最后对基于多帧的各种算法进行了计算机模拟,发现基于多帧的方法无论在主观效果的基于多帧的图象插值方法和传统的基于多帧的算法在插值效果上非常接近。我们还对基关键字:多帧图像,分辨率,图像超分辨率,图像恢复,串行最速下降法辨率图象以来,基于多帧的算法和应用不断涌现。而基于多帧算法的出现从本质上解决了需的存储量却比现有算法少的多。估计误差控制在可以接受的范围内。\■/、,’
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图像的复原∞成为研究的焦点。“图像复原,是指去除或减轻在获取数字图像过第一章:绪论数字图像恢复和重建技术的概况由于在图像获取的过程中,不可避免的会受到各种因素的影响,使得图像质量下降,所以自从有了成象技术以来,如何降低或抵销各种因素对图像质量的影响,使得成象质量提高就一直是研究的内容。数字成象技术的发展使得图像后处理技术方兴未艾,其中数字程中发生的图像质量下降嘶。这些退化包括由光学系统、运动等等造成图像的模糊,以及源自电路和光度学因素的噪声”。“图像复原的目标是对退化的图像进行处理,使它趋向于复原成没有退化的理想图像”】。因此图像复原技术被广泛应用于从天文、航空、航天到婚纱摄影的各个领域。图像的超分辨率是像复原领域的一个分支。一般的讲是指提高图像表现细节能力的技术。由于对于分辨率本身没有一个统一的定义】,所以也很难给超分辨率下一个明确的定义。很多原因都可能造成图像细节的损失,例如:绝大多数图像包含陡降的边缘,它们并不是严格带限的;由于物理原因造成的欠采样:传感点扩散斐傻高频损失等等。本文所指的图像分辨率是指在对实际图像进行数字化采样过程中使用的采样分辨率。采样定理指出,在对模拟信号进行数字化过程中,如果采样频率低于频率,则频率迭混是不可避免的。本文的超分辨率,从频域来讲,是指从有迭混的频谱中求得等效于用更高采样频率得到的图像频谱的过程:从空间域来讲,是指从空间采样周期较大的数字图像中求得等价于空间采样周期较小的数字图像的过程。它既包括图像象素的增加,也包括消除迭混和模糊,大大增强图像表现细节的能力。本文主要研究图像超分辨率的算法及其应用,但是同样的算法框架对图像复原问题照传统基于单帧图像的超分辨率重建技术及其局限性在很多场合都需要超分辨率重建技术,有时也称图像放大癲值癷”@缭诩嗫叵低持行枰9鄄旖闲〉哪勘辏辉谝窖枷裰蟹⑾窒感〉牟灶;以及在数字照相机中弥补光学变焦的不足等。理论上,当采样频率大于德蔛函数可以用于连续函数的插值复原,但是由于它的冲击函数收敛的很慢,所以不太适合实际使用。全局的多项式插值方法也不太适用,原因是定义在全局上的多项式不能体现图像或图像插样适用。缝论
的局部性质。所以在实际使用中较多采用分段的多项式来做图像插值】【俊】,例如:最近,和多种样条函数插值法等等5俏蘼酆沃址椒ǎ加捎谟邢薜氖萘慷法获得雎一的解。换句话讲,有无数种插值方法,它们在有限的观察点上的值等于得到的低分辨率图像的象素值,但在其他点的值却相去甚远。所以各种各样的正规化克簔方法被提出用来约束解空间】】,大多数的正规化方法都基于图像局部平滑的假设。使用正规化方法后,可以得到足够多的方程,保证有唯一的解,但是平滑后的图像,因为高频细节的损失使得主观效果较差。这似乎应验了一句俗语:“巧妇难为无米之炊”。没有足够多有效的观察数据,就很难重建出好的超分辨率图像。基于多帧图像插值的方法的出现似乎为这个问题开辟了新的局面,本文就是在这个基础上研究适用于多帧图像插值的算法和相关应用。直鹪谑庇蚝推涤蛏咸致哿舜佣嘀〉头直媛释枷裥蛄兄谢指春椭亟ǜ叻直媛释枷竦可