[發明專利]一種基于HR-LLE權值約束的人臉圖像超分辨率復原方法

有效

• 申請號: 201410099532.5
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103971332A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李曉光;魏振利;卓力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于HR-LLE權值約束的人臉圖像超分辨率復原方法，其特征在于包括如下步驟：

（一）全局HR-LLE權值約束重建

（1）全局平均重建權值約束

首先，需要建立兩個人臉圖像樣本庫，即成對的HR人臉圖像樣本庫和相應的LR人臉圖像樣本庫；

利用基于LLE的權值求解方法計算出每個LR人臉樣本相對于其K₁最近鄰樣本的重建權值，如公式（1）所示；

其中為其中一個LR人臉樣本圖像，是其K₁個最近鄰樣本且是其相對于K₁個最近鄰樣本的重建權值；K₁=800；

利用基于LLE的權值求解方法計算出相應的HR人臉樣本的重建權值，如公式（2）所示；

其中是與相對應的HR人臉樣本圖像，是與對應的K₁個最近鄰HR樣本，是其相對于K₁個最近鄰HR樣本的重建權值；

解最優化問題（1）和（2）得出LR樣本和相應HR樣本的重建權值，W_g=0.85；

（2）全局重建

輸入一幅LR人臉圖像x，大小為35×40個像素；利用歐氏距離從LR人臉樣本庫中找出x的K₁個最近鄰人臉樣本利用公式（3）得出x相對于的重建權值WG=[wG1,wG2,wG3,...,wGK1];]]>再利用公式（4）重建全局初步放大人臉圖像y_G；

minϵ=||x-Σj=1K1wGjl→Gj||2+α|||WG||2-Wg|Σj=1K1wGj=1;wGj=0,if(l→Gj∉[l→G1,l→G2,l→G3l→G4......l→GK1])---(3)]]>

yG=Σj=1K1wGjh→Gj---(4)]]>

其中是在HR人臉樣本庫中相對應的HR人臉樣本；在（3）中，利用全局平均重建權值l₂范數約束W_g對重建權值W_G進行約束，這樣解最優化問題（3）后得出的重建權值就相對接近目標HR人臉圖像的真實權值；ɑ=0.01；

（二）局部HR-LLE權值約束細節補償

（1）局部平均重建權值約束

首先建立HR殘差人臉樣本和相應的LR殘差人臉樣本庫；由樣本中的LR圖像利用全局HR-LLE權值約束算法生成一組初始放大HR圖像樣本，計算樣本庫中HR圖像與這些初始放大HR樣本之間的殘差，得到一組HR殘差樣本庫，然后對初始放大的HR人臉樣本圖像進行下采樣，計算下采樣后的子圖像與LR人臉樣本圖像之間的殘差，得到LR殘差人臉樣本圖像；

由于局部細節補償時是分塊進行的，所以在求取局部平均重建權值約束的時候也采用分塊的方法；將HR殘差人臉圖像分成8×8的像素塊，相應的LR殘差人臉圖像分成2×2的像素塊；與全局平均重建權值約束的求解方法相似，W_l=0.8；

（2）局部細節補償生成最終放大人臉

將全局初始放大人臉y_G進行4倍下采樣，然后將下采樣人臉與輸入LR人臉x做差，得到輸入LR殘差人臉diffLR；對LR殘差人臉diffLR進行分塊處理，塊大小為2×2個像素；從LR殘差人臉樣本庫中依次找到每個殘差圖像塊的K₂個最近鄰殘差塊K₂=600；利用公式（5）得出LR殘差圖像塊相對于的重建權值WL=[wL1,wL2,wL3,...,wLK2];]]>再利用公式（6）重建HR殘差圖像塊

minϵ=||LRLi-Σj=1K2wLjl→Lj||2+α|||WL||2-Wl|Σj=1K2wLj=1;wLj=0,if(l→Lj∉[l→L1,l→L2,l→L3......l→LK2])---(5)]]>

HRLi=Σj=1K2wLjh→Lj---(6)]]>

其中是在HR殘差人臉樣本圖像塊庫中相對應的HR殘差人臉圖像塊；在（5）中，利用局部平均重建權值約束W_l對重建權值W_L進行約束，這樣解最優化問題（5）后得出的重建權值就相對接近于目標HR殘差人臉圖像塊的真實重建權值；

依次重建HR殘差圖像塊，最終重建出整幅HR殘差圖像diffHR；將HR殘差人臉圖像diffHR和初始放大人臉圖像y_G相加，得到最終輸出放大人臉圖像y。