[發明專利]一種基于視覺感知的自適應圖像超分辨率重建方法

在審

• 申請號: 201410227497.0
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103985107A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 田菁;陳黎;劉佳祥
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40;G06T7/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發明涉及一種基于視覺感知的自適應圖像超分辨率重建方法，屬于圖像處理領域。

背景技術

隨著多媒體信息處理技術的發展,人們對圖像分辨率的要求越來越高。然而提高圖像的空間分辨率受到成像系統的傳感器密度和尺寸的限制，另外由于光照等圖像采集過程中的因素使得圖像分辨率下降，圖像的清晰度和分辨率難以滿足人們的需要。圖像超分辨率重建技術是在不改變原有成像系統硬件的前提下，采用基于信號處理的軟件算法，利用多幅低質量、低分辨率的圖像來恢復出一幅高質量、高分辨率的圖像。

圖像超分辨重建是一個病態的反問題，引入圖像先驗知識模型可以有效地對圖像重建提供約束。圖像先驗知識模型在圖像重建中的比重由正則化算子調節，現有的方法對整幅重建圖像采用單一的正則化算子，沒有考慮人眼視覺感知特性，不能有效地根據圖像的局部信息自適應調整正則化算子的大小，影響重建圖像的質量和清晰度。

發明內容

為了避免現有技術的不足，本發明提出了一種基于視覺感知的自適應圖像超分辨率重建方法，首先對多幅低分辨率圖像進行塊匹配，獲得圖像的配準信息，然后利用最大后驗概率估計的方法重建高分辨率圖像，在迭代求解過程中對重建圖像的梯度信息利用人眼視覺特性進行評估，從而自適應地調整正則化算子，進行自適應的圖像重建。所述方法包括一下步驟：

(1)利用低分辨率圖像的樣本數據，對多幅低分辨率圖像與待重建圖像進行塊匹配，獲得圖像的配準信息；

(2)利用步驟(1)中得到的配準參數，建立重建圖像的最大后驗概率估計模型，得到重建圖像估計其中n為迭代次數；

(3)計算重建圖像的梯度信息，得到每一個圖像塊的梯度方差矩陣；

(4)利用人眼感知特性，自適應調整正則化算子的大小；

(5)根據最大后驗概率估計的方法，將梯度方差矩陣和正則化算子代入梯度優化算法，重建高分辨率圖像

(6)判斷與的關系是否滿足迭代條件，如果滿足輸出否則將代入步驟(5)直到滿足迭代終止條件。

步驟(1)中，所述圖像配準方法為：假設輸入的M幅低分辨率圖像為G＝{g⁽¹⁾,g⁽²⁾,...g^(M)}，對于低分辨率圖像，劃分為8×8的圖像塊，采用塊匹配算法和最小均方誤差準則獲得第i幅低分辨率圖像的配準參數：

R⁽ⁱ⁾＝min|f-g⁽ⁱ⁾|???(1)

其中f為待重建圖像。

步驟(2)中所述的建立最大后驗概率估計模型的方法為：

p(f|G)∝p(G|f)p(f)???(2)

其中低分辨率圖像的后驗概率為：

p(G|f)∝exp{Σi=1M-|f-R(i)g(i)|}---(3)]]>

待重建圖像的邊緣概率為：

p(f)∝λexp{|f|}???(4)

其中λ為正則化參數。

于步驟(3)中計算重建圖像的梯度信息的具體方法為：計算每一個圖像塊的梯度方差矩陣