[發(fā)明專利]一種基于三次樣條插值和迭代更新的超分辨率方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611137444.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106709873B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 端木春江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

在傳統(tǒng)的基于插值的超分辨率方法中，重建的圖像的邊緣部分會(huì)比較模糊，圖像質(zhì)量較差，不能滿足人們的需求。因此，本發(fā)明提出了一種新的基于圖像插值的超分辨率的方法，以克服傳統(tǒng)方法中圖像邊緣模糊的問(wèn)題。該方法首先利用Prewitt算子來(lái)提取圖像邊緣。然后，對(duì)于邊緣像素，將沿著邊緣的走向進(jìn)行三次樣條插值，這樣能得以有效地控制邊緣模糊問(wèn)題。接著，將采用所提出的迭代更新的方法來(lái)對(duì)重建的高分辨率圖像進(jìn)行處理，直到其降質(zhì)和下采樣后的圖像和已知的低分辨率的圖像非常相似，以提高系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示所提出的方法能的性能好于已有的插值方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像超分辨率放大的方法，尤其涉及一種把低分辨率圖像進(jìn)行超分辨率放大得到高分辨率的圖像的方法。

背景技術(shù)

隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字電視等設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于高分辨率圖像的需求與日俱增。但是，由于網(wǎng)絡(luò)中存在傳輸帶寬的限制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上存在存儲(chǔ)空間的限制，傳輸和存儲(chǔ)高分辨率的圖像的代價(jià)很大，甚至于有時(shí)候是無(wú)法接受和無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，圖像壓縮技術(shù)被提出來(lái)在一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題。在圖像或視頻信息的發(fā)射端，常采用國(guó)際圖像和視頻標(biāo)準(zhǔn)這樣的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來(lái)減少表示圖像或視頻的比特?cái)?shù)，如JPEG標(biāo)準(zhǔn)、JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)、MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)、和H.26x系列標(biāo)準(zhǔn)等。接著，這些比特將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮斩瞬⒉捎媒鈮嚎s技術(shù)和工具來(lái)獲得重構(gòu)的圖像。但是，由于受到網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定性的影響，這些在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膲嚎s后的比特很容易受到不同種類的干擾和網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而出錯(cuò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁堵發(fā)生時(shí)，通常的解決方法是在網(wǎng)絡(luò)中丟包。這樣，在網(wǎng)絡(luò)的接收端收到的壓縮后的比特中將存在很多比特錯(cuò)。由于壓縮后的比特對(duì)錯(cuò)誤非常敏感，一個(gè)比特的錯(cuò)誤常常導(dǎo)致后續(xù)很多比特的不可解碼，直到在比特流中找到下一個(gè)比特同步點(diǎn)。不僅如此，由于數(shù)據(jù)壓縮的影響，即使傳輸中沒(méi)有出錯(cuò)，圖像的質(zhì)量還是會(huì)下降，并存在很多類型的重構(gòu)的錯(cuò)誤效應(yīng)，如塊效應(yīng)、振鈴效應(yīng)等。因此，在接受段的圖像的質(zhì)量常常達(dá)不到人們的要求。為解決這一問(wèn)題，單幀圖像超分辨率技術(shù)被提出來(lái)以提高一幅圖像的分辨率。這種技術(shù)的目的是得到比輸入圖像的分辨率更高分辨率的圖像，并使輸出的更高分辨率的圖像具有相對(duì)較好的質(zhì)量。這樣，這種技術(shù)可以和以上所述的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)相結(jié)合來(lái)在發(fā)射端只存儲(chǔ)低分辨率額圖像，并只發(fā)送低分辨率圖像壓縮后的比特。接著，在接收段，先對(duì)壓縮比特流進(jìn)行解碼得到低分辨率的圖像。然后，此低分辨率的圖像將作為超分辨率處理的輸入，通過(guò)超分辨率技術(shù)得到高分辨率的圖像。由于只傳輸了表示低分辨率圖像的比特，和原有的方案相比，可以大量地節(jié)約傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。這樣，可大大減少傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)和網(wǎng)絡(luò)擁塞的機(jī)率。進(jìn)一步地，存儲(chǔ)低分辨率圖像的空間會(huì)比存儲(chǔ)高分辨率圖像的空間小很多，可以大量地減少網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)空間。雖然在接收端只接受到了低分辨率的圖像，超分辨率處理后的高分辨率的重構(gòu)圖像對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)通常是可接受的，或者是看上去很愉悅的。因此，最近關(guān)于單幀圖像超分辨率處理的研究越來(lái)越多，并有不斷增加的趨勢(shì)。

在現(xiàn)有的對(duì)于單幀圖像超分辨率處理的研究中，文獻(xiàn)中的方法可以被分為三類方法。在第一類方法中，使用插值的方法來(lái)從低分辨率的圖像得到高分辨率的圖像。這類方法通常具有較小的計(jì)算復(fù)雜度，因此，它們能夠被很快地執(zhí)行以滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求。但是，這類算法所重構(gòu)的高分辨率圖像的質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，并且在高分辨率的圖像中，其圖像邊緣部分通常比較模糊。