[發明專利]基于復合運動和自適應非局部先驗的超分辨率重建方法

有效

• 申請號: 201410103217.5
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103824273B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 陳帥;陳斌;何易德;趙雪專
• 申請（專利權）人: 中科院成都信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙)51212
• 代理人: 朱月仙

1.一種基于復合運動和自適應非局部先驗的超分辨率重建方法，高分辨率圖像X經過降質過程獲取p幅低分辨率觀測圖像Y_k(k＝1，…，p)，每幅觀測圖像的大小為m×n，其特征在于，所述利用p幅低分辨率觀測圖像Y_k(k＝1，…，p)重建高分辨率估計圖像的超分辨率重建方法包括如下步驟：?

(1)在p幅低分辨率觀測圖像中選取參考幀圖像Y_ref(1≤ref≤p)和非參考幀圖像Y_k(k＝1，…，ref-1，ref+1，…，p)，針對參考幀圖像和非參考幀圖像之間的亞像素運動采用全局參數運動和局部光流的復合運動模型，參考幀圖像與非參考幀圖像之間的關系表示為：?其中m_k表示二維運動場，表示全局參數運動，為局部光流運動，θ_k為全局運動參數，表示用非參考幀圖像預測的參考幀圖像，ε_k(x)表示殘差圖像；?

(2)求解全局運動參數θ_k＝(a₀，₁，a₂，a₃，a₄，a₅)和局部光流采用全局運動參數θ_k＝(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅)和局部光流的方法進行圖像配準，得到非參考幀圖像相對于參考幀圖像的運動場m_k(x)，利用m_k(x)構建出運動變換矩陣M_k；?

(3)計算參考幀圖像Y_ref的r倍插值圖像X、非局部先驗參數h_i，j(0≤i<rm，0≤j<rn)和相似圖像的歐式閾值；?

(4)利用非局部先驗參數、歐式閾值，且以插值圖像作為高分辨圖像X的初始圖像，計算出插值圖像中每個像素點(i，j)與其他像素點(s，t)的相似度權重w_NLM[i，j；s，t]，其中0≤i<rm，0≤j<rn，0≤s<rm，0≤t<rn，利用相似度權重w_NLM構建非局部權重矩陣S；?

(5)利用運動變換矩陣M_k和非局部權重矩陣S求解目標泛函?其中B_k為觀測圖像Y_k對應的降晰函數，M_k為觀測圖像Y_k相對于參考幀圖像的亞像素運動，非局部權重矩陣S是一個自適應高分辨率圖像X的非局部均值濾波器，且ρ>0，采用共軛梯度迭代法最小化目標泛函，得到重建的高分辨率估計圖像。?

2.根據權利要求1所述的基于復合運動和自適應非局部先驗的超分辨率重建方法，其特征在于：所述步驟(1)針對參考幀圖像和非參考幀圖像之間的亞像素運動采用全局參數運動和局部光流的復合運動模型，其中運動向量為m_k(x)＝[m_k，u(x)m_k，v(x)]，x＝[x_ux_v]，二維運動場m_k表示為其中表示全局參數運動，為局部光流運動，θ_k為全局運動參數。?

3.根據權利要求1所述的基于復合運動和自適應非局部先驗的超分辨率重建方法，其特征在于：所述步驟(2)求解全局運動參數θ_k＝(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅)包括如下步驟：?

(21A)采用a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅六個參數的仿射變換作為全局參數運動模型：

(22A)建立最小二乘標準求解全局運動參數θ_k＝(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅)。?