[發(fā)明專利]基于鄰域相似性的雙邊全變分圖像超分辨率重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810112609.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108460723B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴睿;官俊濤;肖鶴玲;徐昆然;莫一過;李永薛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于鄰域相似性的雙邊全變分圖像超分辨率重建方法，包括：

(1)獲取低分辨率圖像序列Y；

(2)使用雙線性插值法對低分辨率圖像序列Y的第一幀圖像進行插值，作為第1次迭代的超分辨率重建圖像

(3)計算第t次迭代超分辨率重建圖像的鄰域結(jié)構(gòu)相似性距離矩陣W_t，t≥2；

(4)根據(jù)鄰域結(jié)構(gòu)相似性距離矩陣W_t，得到的鄰域結(jié)構(gòu)相似性雙邊全變分正則項

(5)構(gòu)建由保真項F和鄰域結(jié)構(gòu)相似性雙邊全變分正則項組成的目標(biāo)函數(shù)J：

其中，為參與迭代的超分辨率重建圖像，μ和λ為兩個數(shù)值不同的規(guī)整參數(shù)，μ的取值為0.72，λ的取值為0.97；

(6)采用分裂布雷格曼法求解目標(biāo)函數(shù)最小化問題，獲得第t+1次迭代的超分辨率重建圖像

(7)計算相鄰兩次迭代超分辨率重建圖像的歐氏距離E；

(8)設(shè)置收斂閾值tol＝0.0005，判斷相鄰兩次圖像超分辨率重建圖像的歐氏距離E是否小于收斂閾值tol，如果歐氏距離大于收斂閾值tol，則重復(fù)步驟(3)至步驟(7)；否則，迭代結(jié)束，輸出(6)獲得的超分辨重建的圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(3)中計算第t次迭代超分辨率重建圖像的鄰域結(jié)構(gòu)相似性距離矩陣W_t，按如下公式計算：

其中，表示大小為n×n標(biāo)準(zhǔn)差為a的高斯矩陣，表示卷積運算，為變分項，h為高斯平滑參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中全變分項表示如下：

其中，為第t次迭代的超分辨率重建圖像，代表將超分辨率重建圖像沿x方向平移l個像素的矩陣算子，代表將超分辨率重建圖像沿y方向平移m個像素的矩陣算子，||·||₁表示1范數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(4)中的鄰域結(jié)構(gòu)相似性雙邊全變分正則項表示如下：

其中，l表示將超分辨率重建圖像沿x方向平移的距離，m表示將超分辨率重建圖像沿y方向平移的距離，α^|m|+|l|為空間距離權(quán)，取值為α＝0.53，W_t為鄰域結(jié)構(gòu)相似性距離矩陣，為全變分項，P為平移半徑，取值為P＝3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(5)中的保真項F，其表示如下：

其中，為參與迭代的超分辨率重建圖像，N為低分辨率圖像序列的幀數(shù)，D_k為第k幀低分辨率圖像的下采樣矩陣，H_k為第k幀低分辨率圖像的模糊矩陣，F(xiàn)_k為第k幀低分辨率圖像的位移矩陣，Y_k為第k幀低分辨率圖像。