[發(fā)明專利]一種基于分?jǐn)?shù)階微分的模糊圖像超分辨率重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710524404.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107424121B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳長(zhǎng)寶;杜紅民;侯長(zhǎng)生;孔曉陽(yáng);王茹川;郭振強(qiáng);鄖剛;王磊;王瑩瑩;肖進(jìn)勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中原智慧城市設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40
• 代理公司: 鄭州德勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 黃紅梅

1.一種基于分?jǐn)?shù)階微分的模糊圖像超分辨率重構(gòu)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)原始圖像集依次做高斯模糊和下采樣處理，獲得輸入圖像序列；

步驟2，從輸入圖像序列中選取任意一幀輸入圖像進(jìn)行雙三次插值放大，得到原始參考幀；

步驟3，采用自適應(yīng)分?jǐn)?shù)階微分算法對(duì)輸入圖片序列中每幀輸入圖像和原始參考幀做圖像增強(qiáng)處理；

步驟3.1，以0.01為步長(zhǎng)，分別對(duì)圖像做0.01~0.99階分?jǐn)?shù)階微分增強(qiáng)，并分別計(jì)算增強(qiáng)后的清晰度指標(biāo)，選取清晰度指標(biāo)的最大值A(chǔ)和最小值B，計(jì)算此二值的幾何平均值；

清晰度指標(biāo)的計(jì)算公式為：

，

其中，k(x,y)為(x,y)位置的像素值，k(x,y+1)為(x,y+1)位置的像素值，k(x+1,y)為(x+1,y)位置的像素值，m為圖像中像素的行數(shù)，n為圖像中像素的列數(shù)；

步驟3.2，選取與此幾何平均值最接近的清晰度指標(biāo)，將此清晰度指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階微分階數(shù)作為自適應(yīng)分?jǐn)?shù)階微分階數(shù)；

步驟4，通過(guò)SIFT匹配，計(jì)算每幀輸入圖像與原始參考幀間的運(yùn)動(dòng)矩陣，尋找原始參考幀上的點(diǎn)在每幀輸入圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；

步驟5，計(jì)算原始參考幀上的點(diǎn)與每幀輸入圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的殘差，通過(guò)殘差反迭代投影修正，不斷調(diào)整原始參考幀上的點(diǎn)的像素值，直至滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)停止。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分?jǐn)?shù)階微分的模糊圖像超分辨率重構(gòu)方法，其特征在于，步驟4中所述的SIFT匹配計(jì)算運(yùn)動(dòng)矩陣具體包括以下步驟：

步驟4.1，計(jì)算每幀輸入圖像的SIFT特征點(diǎn)，并尋找該SIFT特征點(diǎn)在原始參考幀上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；

步驟4.2，根據(jù)SIFT特征點(diǎn)在每幀輸入圖像上的坐標(biāo)信息以及其對(duì)應(yīng)點(diǎn)在原始參考幀上的坐標(biāo)信息，使用RANSAC法計(jì)算每幀輸入圖像的SIFT特征點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的仿射矩陣，每幀輸入圖像的所有SIFT特征點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的仿射矩陣即為每幀輸入圖像和原始參考幀的運(yùn)動(dòng)矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分?jǐn)?shù)階微分的模糊圖像超分辨率重構(gòu)方法，其特征在于，步驟5中具體包括以下步驟：

步驟5.1，根據(jù)每幀輸入圖像與原始參考幀間的運(yùn)動(dòng)矩陣確定原始參考幀上的點(diǎn)在每幀輸入圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置；

步驟5.2，利用標(biāo)準(zhǔn)差為1，大小為5×5的高斯模板生成高斯點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，計(jì)算原始參考幀上的點(diǎn)在當(dāng)前幀輸入圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的理想像素值，計(jì)算所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的理想像素值與實(shí)際像素值的差值作為殘差值；

步驟5.3，將所述殘差值與 預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，若該殘差在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，則返回步驟5.1和步驟5.2,繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)前原始參考幀上下一個(gè)點(diǎn)的修正，若該殘差在預(yù)設(shè)閾值外，則繼續(xù)執(zhí)行步驟5.4，進(jìn)行原始參考幀的迭代修正；

步驟5.4，將所述殘差值的絕對(duì)值減去預(yù)設(shè)閾值，恢復(fù)所述殘差值的正負(fù)號(hào)，而后乘以高斯點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，得到5×5窗口，將窗口中的像素值加到原始參考幀的對(duì)應(yīng)點(diǎn)周圍窗口上；

步驟5.5，當(dāng)前幀輸入圖像與原始參考幀上的點(diǎn)均計(jì)算了殘差值后，開(kāi)始使用下一幀輸入圖像繼續(xù)修正原始參考幀，直至使用輸入圖像序列的所有幀輸入圖像均修正過(guò)原始參考幀后完成一次迭代修正，進(jìn)入下一次迭代修正；

步驟5.6、當(dāng)所有的殘差值都在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，或者迭代次數(shù)達(dá)到了預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)停止迭代修正。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分?jǐn)?shù)階微分的模糊圖像超分辨率重構(gòu)方法，其特征在于，對(duì)于多通道的彩色圖像，依次在各個(gè)通道中進(jìn)行原始參考幀的迭代修正。