[發明專利]基于分立小波變換的快速迭代（多次曝光）圖像重建技術

在審

• 申請號: 201711331038.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108257192A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王蕾;李國亮
• 申請（專利權）人: 王蕾
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于分立小波變換的快速迭代(多次曝光)圖像重建技術(FiSA)，擯棄了可能帶來人為結構和高計算負荷的Drizzle，轉而使用快速迭代的平移疊加方法(Shift?and?Add)，并結合二維快速分立小波變換技術進行濾波處理，從而在多次曝光圖像重建過程中保留了更多的高頻細節信息。另外相比于之前的《FiDrizzle多次采樣圖像重建技術》減少了計算量提高了運算速度。

1技術領域

在圖像采集領域，像素點是采集光子(或其他粒子)和組成圖像的基本單元。實際中像素點數目是有限的，如此一來圖像分辨率就是有限的，也就是說單次曝光采樣率是確定的。要得到高分辨率圖像，有兩種方法：一是增加單位面積上的像素點數目；二是通過多次曝光提高采樣率。第一種方法需要產品升級換代，這里就需要考慮硬件成本。第二種方法則需要一套高效可靠的算法來提升圖像分辨率。本發明就是針對第二種方法，提出一項增加圖像保真度的技術。

2背景技術

由于工藝技術局限方面和經濟成本方面的考慮，很多成像設備采樣率其實是大大低于設備最高光學分辨率的，這就造成低采樣率問題。從而導致高頻信號出現混疊(alias-ing)圖像表現出模糊，馬賽克化(也就是像素化，pixelation)等問題。前人的反混疊(anti-aliasing)技術已經用在哈勃空間望遠鏡(HST)的圖像拼接上如Fruchter等人發展的Drizzle和iDrizzle技術。Drizzle的特點是速度快，但混疊信號并沒有被完全反卷積出來，所以Drizzle只是圖像在高分辨率網格下的單純疊加，因而也沒有很好地去像素化。隨后在 Drizzle的基礎上，Fruchter于2011年又發展出了多次迭代結合傅立葉空間平滑的方法來多次提取殘留信號，也即iDrizzle技術。iDrizzle首先要通過Drizzle技術把多次觀測到原始圖像放到一個過采樣的網格上，再多次與原始圖像對比，從殘差圖像中提取大部分信號，并加到結果中，最后通過sinc插值到目標分辨率，比如臨界采樣分辨率(簡稱臨界采樣率， critical samplin9)。iDrizzle能比較好地實現反卷積，給出的圖像跟真實圖像差不太多，缺點也很明顯，就是耗費大量計算資源而且效果也不如后來我們發展的兩套方法《細分有理曲面(正向)去像素化技術》(即DSRS，專利號：201510982531X)，《一種快速有效去像素化技術》(即fiDrizzle，專利號：201611173333X)，《FiDrizzle多次采樣圖像重建技術》(即FiDrizzle，專利號：201710307681X)和《鋪裝簡單曲面多次曝光圖像重建技術》 (即TSSF，專利號：2017113212755)。

《細分有理曲面(正向)去像素化技術》的思想是在跟觀測圖像像素相當的標準網格 (或目標網格)上建立一群小的曲面(曲面參數未知)，然后用所有觀測圖像(或dither圖像)來擬合這些曲面的參數。特點是速度較快，而且以后進行的對這群小曲面的任何觀測都幾乎相當于直接觀測真實圖像。《一種快速有效去像素化技術》即fiDrizzle，是去掉iDrizzle的濾波和插值過程并且直接在需要的分辨率上重建圖像。特點是收斂速度快，計算速度快，穩定，而且圖像在中低頻比iDrizzle更加高保真。缺點是在某些情況下最高頻率端的噪音比iDrizzle的結果大。《FiDrizzle多次采樣圖像重建技術》改進了fiDrizzle技術，一方面保持了fiDizzle的快速特點，另一方面又保持了iDrizzle在高頻端的優勢。《鋪裝簡單曲面多次曝光圖像重建技術》推廣了DSRS技術到任意參數化鋪裝曲面，并且實現了自適應階數擬合，從而更加智能化和節約運算資源。