[發明專利]基于分形插值的提高圖像分辨率的關聯成像方法

有效

• 申請號: 201510364590.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104933745B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 張聞文;李白凌;陳錢;顧國華;何偉基
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種基于分形插值的提高圖像分辨率的關聯成像方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)插值前小區域的劃分

對點探測器和面陣探測器得到的光強數據進行關聯運算，得到初始數據，依據初始數據，將面陣探測器得到的總體采樣矩陣平均地分為小區域，各小區域具有各自的插值函數；

(2)插值函數迭代次數和壓縮比的確定

分形插值的迭代次數和小區域的劃分情況共同決定了最終插值所得的數據量，插值數據量為初始數據的1至3倍，迭代次數為1；分形插值函數壓縮比不大于0.05；

(3)插值函數的確定

對劃分好的小區域分別進行分形插值，建立各自的壓縮映射插值函數，所以每個小區域對應的插值函數僅由該小區域的光強分布確定，每一小區域確定一組插值函數，每個小區域壓縮比保持一致，按照迭代次數對各小區域進行插值處理；

(4)插值后的關聯運算

對所有小區域使用分形插值之后，將每個小區域的插值結果合并成新的光強分布矩陣，依據該光強分布矩陣重新進行關聯運算，最后輸出結果；

所述步驟(1)中的光強數據進行關聯運算方法為：設某時刻采樣序列為i，點探測器光強采樣為Y_i，面陣探測器光強采樣矩陣為A_i(x,y)，(x,y)為矩陣中數據的坐標值，因此得到對應矩陣A_i(x,y)的關聯結果G(x,y)，關聯計算公式為：

G(x,y)＝<A_i(x,y)·Y_i>-<A_i(x,y)>·<Y_i>，i＝1,...,p

其中<·>為求平均；A_i(x,y),Y_i分別表示為第i次采樣中的面陣探測器光強輸出和點探測器光強輸出；

所述步驟(1)中的小區域劃分方法為：將總體采樣矩陣平均地分成若干大小一致的小區域，每個小區域的行列數不小于4，每個小區域的大小和總體采樣矩陣的大小決定了小區域的個數。

2.根據權利要求1所述的基于分形插值的提高圖像分辨率的關聯成像方法，其特征在于所述步驟(3)中確定插值函數的步驟如下：

1)將劃分好的每個小區域進行網格劃分，以某小區域α中的數據點為劃分基礎點，將該小區域劃分成網格D，其中D包含M×N個方格，M、N是指網格D中方格個數，落在網格中的數據點越多單次迭代所得的插值數據越多，并且每個小區域的網格劃分一致：

D＝I×J＝{(x,y):a≤x≤b,c≤y≤d}

其中I＝[a,b],J＝[c,d]分別是小區域被劃分時的行列數，令

a＝x₀＜x₁＜...＜x_N＝b

c＝y₀＜y₁＜...＜y_M＝d

其中a,b,c,d表示該小區域的上下左右的邊界的值，x₀,..,x_N和y₀,...,y_M為被選為劃分基礎點的行列方向的坐標，每一個劃分基礎點的光強為z，因此對應總體采樣矩陣上的數據在網格中的值表示為(x_n,y_m,z_n,m)，其中n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M,n、m是指網格D中的坐標；

2)對每個小區域構造分形插值函數f:D_(m,n)→D_(m,n)，滿足：

f(x_n,y_m)＝z_n,m,n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M,

記I_n＝[x_n-1,x_n]，J_m＝[y_m-1,y_m]，D_n,m＝I_n×J_m，n∈{1,...,N}，m∈{1,…,M}；其中D_n,m表示網格D中坐標為(m,n)的方格，I_n,J_m表示其橫縱坐標，令x,y方向的壓縮變換分別為：

φ_n(x)＝a_nx+b_n；ψ_m(y)＝c_my+d_m；φ_n,ψ_m分別為變換后的橫縱坐標；

并且滿足條件

于是得到

x,y方向的壓縮變換分別寫為：

令z方向的壓縮變換為：

F(x,y,z)＝e_n,mx+f_n,my+g_n,mxy+az+k_n,m,n∈{1,...,N},m∈{1,...,M}，其中e_n,_m,f_n,m,g_n,m,a,k_n,m為對應變換參數；

并且滿足條件

選取a為壓縮因子；

由上式解得：

其中n∈{1,...,N}，m∈{1,...,M}，得到的F(x,y,z)則得到插值函數f的隱函數；

3)依據每一個小區域的插值函數f，對每一個小區域分別插值，此時光強采樣數據量已經大大擴充。

3.根據權利要求1所述的基于分形插值的提高圖像分辨率的關聯成像方法，其特征在于所述步驟(4)中依據光強分布矩陣重新進行關聯運算的方法為：對序列為i的光強采樣中的小區域插值完成后，根據各個小區域的相對位置，拼接出完整的插值后的光強采樣矩陣，該光強采樣矩陣作為序列i的最終的插值結果A_i′(x,y)，將得到對應矩陣A_i′(x,y)的關聯結果為G'(x,y)：

G′(x,y)＝<A_i′(x,y)·Y_i>-<A_i′(x,y)>·<Y_i>，i＝1,...,p

其中<·>為求平均；Y_i分布表示為第i次點探測器光強輸出，(x,y)為矩陣中數據的坐標值，最終得到經過分形插值后的關聯成像結果。