[發明專利]基于輪廓波的五階自導向超分辨率重建方法

有效

• 申請號: 201611235390.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106780341B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 王相海;趙曉陽;傅博;畢曉昀
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

本發明公開一種基于輪廓波的五階自導向超分辨率重建方法，該方法對輪廓波變換后的圖像高頻子帶進行五階模板自導向插值，一方面能較為準確的捕捉到圖像各個方向的信息與輪廓，精準估計圖像各個方向的紋理和邊緣；另一方面，由所發明的五階導向模板對圖像進行自適應插值克服了傳統插值所產生的“振鈴”以及細節信息增強明顯不足的負面現象，從而提高了圖像超分辨率重建的準確性，提高了重建圖像的質量。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其是一種可提高圖像超分辨率重建準確性的基于輪廓波的五階自導向超分辨率重建方法。

背景技術

隨著人們對圖像分辨率精度需求的不斷提升，現有的成像設備已無法完全滿足人們對遙感、醫學、軍事、娛樂等方面的圖像在精度上的要求，因此超分辨率(SR)重建技術已成為一個研究熱點。當前超分辨率重建技術不論是在實際應用還是理論方法方面，都已非常豐富。例如，在應用方面：該技術已被廣泛應用于遙感影像、對地觀測、生物醫學、目標識別等領域；在理論方面: 該技術可以分為基于空間域的超分辨率重建方法與基于頻率域的超分辨率重建方法。常見的基于空間域的超分辨率重建方法有：最近鄰插值法、雙線性插值法與三次插值法。這些方法盡管取得了一定的插值效果，但在圖像連續性，保護邊緣和計算量方面各自存在缺陷。基于頻率域的超分辨率重建方法能夠更好的利用頻率域系數的稀疏特性，從而取得更好的效果。盡管超分辨率重建技術已被廣泛研究，但在消除“振鈴”以及增強細節信息方面還有明顯不足。

輪廓波(contourlet)變換的基函數分布于多尺度、多方向上，少量系數即可有效地捕捉圖像中的邊緣輪廓，在任意尺度上實現任意方向的分解，圖像大部分的輪廓和方向性紋理信息可被分離出來。但是，輪廓波的這一特性尚沒有充分地應用到圖像的超分辨率重建中。

發明內容

本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種可提高圖像超分辨率重建準確性的基于輪廓波的五階自導向超分辨率重建方法。

本發明的技術解決方案是：一種基于輪廓波的五階自導向超分辨率重建方法，按照如下步驟進行：

步驟 1. 對輸入待重建的分辨率為M×N的低分辨率圖像I₁進行雙三次插值，得到初始高分辨率圖像im，im的分辨率為2M×2N；

步驟 2. 對初始高分辨率圖像im進行輪廓波分解，設分解后的系數為coeffs，保留其低頻系數矩陣為new_coeffs{1}和四個高頻子帶的系數矩陣，分別為x1、x2、x3、x4，所述x1是0°至45°與180°至225°方向，所述x2是135°至180°與315°至360°方向，所述x3是90°至135°與270°至315°方向，所述x4是45°至90°與225°至270°方向；

步驟 3. 對四個高頻子帶系數矩陣x1、x2、x3、x4結合各子帶所對應的角度進行五階導向模板組的自適應插值，得到插值后的四個高頻子帶系數矩陣分別為new_coeffs{2}{1}、new_coeffs{2}{2}、new_coeffs{2}{3}、new_coeffs{2}{4}，所述的五階導向模板組進行自適應插值包括如下步驟：

步驟 3.1 劃分五階導向模板組，將所有五階模板劃分為模擬0°至45°與180°至225°方向、模擬135°至180°與315°至360°方向、模擬90°至135°與270°至315°方向、模擬45°至90°與225°至270°方向的四類導向模板組，每類五階導向模板組中包含了不同角度的五階導向模板；

步驟 3.2 依次在各個角度的高頻子帶系數矩陣x1、x2、x3、x4中選取最優的五階導向模板，再在四個高頻子帶的系數矩陣x1、x2、x3、x4選取一個待處理的像素，設當前像素P的坐標為(i,j)，設P的像素值為P(i,j)，對當前像素P選取最優五階導向模板，包含以下步驟：