[發明專利]一種多幀圖像超分辨率重建方法及其重建系統

有效

• 申請號: 201610049469.3
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105513014B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 張東曉;梁宗旗;蔡國榕;吳云東;陳水利
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種多幀圖像超分辨率重建方法及其重建系統，涉及圖像處理技術領域。該方法包括使用根據幾何變換獲得的臨時結果和根據模糊核獲得的濾波器傳遞函數構造用于超分辨率重建的傳遞函數，采用圖割算法進行極小化求解，即可得到最終的高分辨率圖像，使重建效果和重建速度均得到改善。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種多幀圖像超分辨率重建方法及其重建系統。

背景技術

圖像的分辨率是指成像系統對圖像細節的分辨能力，它是衡量圖像質量的重要指標之一。高分辨率圖像能夠提供豐富的細節信息，隨著經濟、科技、文明的不斷進步，高分辨率圖像的需求在醫學、安全、娛樂等各個領域越來越大。如，醫生希望通過高分辨率CT或B超圖像辨識病灶；公安部門希望通過高分辨率監控圖像辨識嫌疑人身份或車輛信息；娛樂商家希望通過高分辨率視頻，讓觀眾獲得更加逼真、細膩的視覺效果。

提高分辨率最直接的方法是增加數字圖像采集系統的硬件分辨率，主要從提升圖像傳感器分辨率和鏡頭分辨率兩個方面著手考慮。但是，硬件方法存在技術上的瓶頸，而且成本昂貴，難以普及應用。用軟件方法提升圖像分辨率的方法稱為超分辨率重建技術，其利用低分辨圖像之間可能存在的互補信息，重建一副或多幅高分辨率圖像。超分辨率重建技術初期發展較為緩慢，研究方向主要集中在將一些經典方法(如插值、正則化、最小二乘法等)用于該技術的嘗試和探索，這些重建效果往往不是很理想。近期隨著圖割算法、稀疏表示、深度學習等理論、方法的提出和發展，超分辨率重建技術在這些新理論和新方法的影響下，取得了極大的進步，這些新方法和新理論與超分辨率重建技術的結合顯著地提升了重建效果和重建速度。

分析現有重建方法，大多數方法只在重建倍數較小時才能取得良好的效果，當重建倍數提升到4×4(所重建的高分辨率圖像的高度和寬度均是低分辨率圖像的4倍)或更高的時候，重建效果和重建速度明顯降低。

發明內容

本發明實施例提供了一種多幀圖像超分辨率重建方法及其重建系統，用以解決現有技術中重建倍數提高到4×4或更高時重建效果和重建速度明顯降低的問題。

一種多幀圖像超分辨率重建方法，該方法包括：

根據幾何變換計算臨時結果；

根據模糊核計算用于構建能量函數的濾波器的傳遞函數；

使用所述濾波器的傳遞函數和臨時結果構建用于超分辨率重建的能量函數并采用圖割算法進行極小化求解，即可得到最終的高分辨率圖像。

本發明實施例還提供了一種多幀圖像超分辨率重建系統，包括：

臨時結果計算模塊，用于根據幾何變換計算臨時結果；

傳遞函數計算模塊，用于根據模糊核計算用于構建能量函數的濾波器的傳遞函數；

高分辨率圖像獲取模塊，用于使用所述濾波器的傳遞函數和臨時結果構建用于超分辨率重建的能量函數，并采用圖割算法進行極小化求解，即可得到最終的高分辨率圖像。

本發明實施例中，使用根據幾何變換獲得的臨時結果和根據模糊核獲得的濾波器傳遞函數構造用于超分辨率重建的傳遞函數，采用圖割算法進行極小化求解，即可得到最終的高分辨率圖像，使重建效果和重建速度均得到改善。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種多幀圖像超分辨率重建方法的步驟流程圖

圖2為圖1中步驟100的子步驟流程圖；