[發(fā)明專利]一種基于邊緣分類的圖像超分辨率放大的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410193840.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104021523B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 端木春江;王澤思;李林偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06T3/40
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在圖像處理中，一種超分辨率圖像放大的新方法。尤其是根據(jù)低分辨率圖像上的邊緣信息，對初始放大的高分辨率圖像上的一個(gè)小圖像塊依據(jù)其對應(yīng)的低分辨率圖像上的邊緣點(diǎn)進(jìn)行分類，并根據(jù)此分類對圖像塊中某些像素點(diǎn)進(jìn)行重新插值的方法。

背景技術(shù)

隨著數(shù)碼相機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對高清數(shù)字圖像的需求與日俱增。但是，受到網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間的限制，高清圖像的存儲(chǔ)和傳輸?shù)拇鷥r(jià)比較大，非常消耗系統(tǒng)的資源，如需要消耗系統(tǒng)的非常大的存儲(chǔ)空間或非常大的帶寬。為此，數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)被提了出來，產(chǎn)生了圖像壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)，如JPEG，JPEG2000等。目前的無損的圖像壓縮方法，壓縮的倍數(shù)一般在4以下。同時(shí)，圖像的有損的壓縮方法，會(huì)帶來圖像的失真，產(chǎn)生塊效應(yīng)(block artifact)、振鈴效應(yīng)(ringing artifact)等。為此，圖像的超分辨率的放大技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注，并成為近年來圖像處理領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究問題。

圖像超分辨率放大的目的是由低分辨率的圖像得到高分辨率圖像的方法。這樣，可以在傳輸和存儲(chǔ)時(shí)，只傳輸或存儲(chǔ)低分辨率的圖像，然后在接受方或顯示方采用圖像的超分辨率放大技術(shù)得到高分辨率的圖像。同時(shí)，圖像的超分辨率放大技術(shù)可以和已有的圖像壓縮技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步地減少為存儲(chǔ)和傳輸高分辨率圖像而消耗的系統(tǒng)資源。進(jìn)一步地，高清視頻的存儲(chǔ)和傳輸，也可以利用圖像的超分辨方法來減少系統(tǒng)資源的消耗。

目前，圖像的超分辨率的方法分為插值的方法和基于樣例的方法。其中，基于樣例的方法需要先建立一個(gè)由訓(xùn)練得到的由低分辨率圖像塊和其對應(yīng)的高分辨率圖像塊構(gòu)成的樣例數(shù)據(jù)庫，且其計(jì)算量非常大，難以實(shí)時(shí)應(yīng)用。基于插值的方法，雖然其計(jì)算復(fù)雜度低，但是容易造成圖像的模糊，使圖像的邊緣部分不清晰。而人眼對于圖像的邊緣部分是比較敏感的，其較低的失真就會(huì)大大降低圖像的視覺效果。

為此，本發(fā)明提出了一種在初始的放大之后，依據(jù)圖像的邊緣來修改放大圖像中的邊緣像素點(diǎn)和其附近的像素點(diǎn)的值的方法。以在插值的時(shí)候，插值方向和圖像的邊緣走向相一致，得到邊緣清晰的放大圖像。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種對圖像中的邊緣的情況進(jìn)行分類，然后對不同的類別進(jìn)行相應(yīng)的重新插值的方法。以根據(jù)低分辨率圖像上的邊緣信息，作為啟發(fā)式的信息，依據(jù)邊緣的走向來進(jìn)行插值，使放大的圖像邊緣清晰，克服目前已有的超分辨率插值的方法的邊緣模糊的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種在邊緣檢測后對邊緣進(jìn)行11種不同的分類再進(jìn)行重新插值的方法。對于放大的倍數(shù)為2×2時(shí)，即，橫向放大2倍，縱向放大2倍。當(dāng)然本發(fā)明不限于放大2×2倍。本發(fā)明包括：

步驟一，初始的基于插值的超分辨率放大，以得到初始的高分辨率圖像；

步驟二，對低分辨率圖像進(jìn)行邊緣檢測與提取；

步驟三，對邊緣提取后的圖像進(jìn)行二值化處理，使非邊緣點(diǎn)上的二值化的值均變?yōu)?，邊緣點(diǎn)上的二值化的值為1。即，在二值化的圖像上，圖像邊緣上的像素點(diǎn)值為1，其它不是邊緣的像素點(diǎn)值全部為0；

步驟四，置x＝0，y＝0；

步驟五，以(x，y)為高分辨率圖像塊的左上角，在高分辨率的圖像上提取3×3大小的圖像塊。對低分辨率的二值化圖像，以(x/2，y/2)為左上角，提取2×2大小的圖像塊。根據(jù)此2×2大小的邊緣二值化后的圖像塊，對提取的高分辨率的圖像塊進(jìn)行分類，具體可分為如下11類：分別為上邊緣類、下邊緣類，左邊緣類、右邊緣類、左下斜邊緣類、右下斜邊緣類、左上角邊緣類、左下角邊緣類、右上角邊緣類、右下角邊緣類、其它類；然后，根據(jù)邊緣的類別，對初始放大的圖像上提取的3×3大小的圖像塊的邊緣像素點(diǎn)及其附近像素點(diǎn)，進(jìn)行重新插值；

步驟六，置x＝x+2，若x≤2W-5(W為低分辨率圖像的寬度)，則跳到步驟五對下一個(gè)圖像塊進(jìn)行操作；

步驟七，置y＝y(tǒng)+2，若y≤2H-5(H為低分辨率圖像的高度)，則跳到步驟五對下一個(gè)圖像塊進(jìn)行操作；

步驟八，對當(dāng)前低分辨率圖像的超分辨率放大結(jié)束。得到(2W)×(2H)尺寸的高分辨率圖像。

進(jìn)一步地，所述步驟一中，所采用的是雙線性插值方法。即，對于如下圖像塊：

其中，A、B、C、D分別是低分辨率圖像上的像素點(diǎn)的像素值，a、b、c、d、e是高分辨率圖像上需插值的像素點(diǎn)。在雙線性插值方法中，它們的像素值由下式得到：