[發明專利]一種洛倫茲擬合模糊核的圖像超分辨重建方法

在審

• 申請號: 202011361613.X
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112488919A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 黃國興;劉藝鵬;盧為黨;彭宏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種洛倫茲擬合模糊核的圖像超分辨重建方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：去噪預處理，對由于光學系統自身的不適應性導致退化的低分辯圖像序列g_k∈R^M×N進行去噪預處理，其中k為圖像序列的個數；

步驟二：從序列低分辨率圖像中選取一幀g₀作為參考幀，利用菱形搜索法或光流法對序列中其他低分辯圖像g_l進行配準得到亞像素配準參數F_k，l＝1…k-1；

步驟三：退化PSF的估計模型：根據構造公式建立基于可變脈寬VPW函數的近似PSF模糊核模型，VPW函數的公式為：

f(t)＝f_s(t)+f_a(t)，t∈[0，T) (6)

其中

這里f_s(t)和f_a(t)分別表示VPW函數f(t)的對稱部分和非對稱部分，VPW函數由a、d、t′、r四個參數確定退化過程；

參數選取：根據光學系統本身帶有的成像中心點像素值高，周圍成像點像素值擴散降低的特點選擇脈寬r、脈沖時延t′；根據圖像退化模型要在形態上近似實際點成像的特點選擇幅值a和b；

步驟四：建立VPW估計模型：利用上述步驟三的VPW函數構造公式(6)，以及根據光學系統的物理特性選取a、d、t′、r這四個參數的取值，以此建立基于VPW函數的近似PSF模糊核模型，公式如下：

f(x，y)＝f(x)·f(y) (9)

其中，x和y為整數，分別代表圖像矩陣中行和列的索引值，其取值范圍由接下來的步驟五中的模糊矩陣大小決定；

步驟五：利用步驟五建立的基于VPW函數的近似PSF模糊核模型，進而構造相應的3×3的PSF卷積核h，構造方法如下：在生成一個3×3的矩陣后將每個網格的坐標值作為VPW函數模型f(x，y)的坐標值，計算每點的權重并進行元素值的歸一化處理后生成最終的3×3的PSF卷積核h，依據卷積定理生成模糊矩陣；

步驟六：對選取的圖像進行雙三次插值構成高分辨率的一個初始估計X₀，對于超分辨圖像重建問題，選用梯度下降法迭代的方式來求解，設定迭代次數、迭代步長λ、正則化參數α、正則化算子Γ、下采樣因子S；

步驟七：根據序列低分辨圖像LR、配準參數F_k、VPW模糊矩陣B、下采樣因子S生成高分辨率圖像的迭代誤差生成公式如下：

步驟八：根據正則化參數α、正則化算子Γ、上次迭代的高分辨圖像的估計X_n生成正則化約束項U，用于約束最終的估計值，使其滿足先驗概率特性，生成公式如下：

U＝αΓ^TΓX_n (11)

其中正則化正則化參數α設定為一個常數或者設定成隨著迭代次數的改變而改變的一種自適應系數；

步驟九：將上述步驟七和步驟八的計算結果代入公式(12)和(13)開始迭代重建，輸出最終高分辨率圖像X_n+1：

X_n+1＝X_n-λ{W+U} (13)。

2.如權利要求1所述的一種洛倫茲擬合模糊核的圖像超分辨重建方法，其特征在于，利用形態上近似以及光學成像的特點VPW模型參數設置的范圍為T∈[1，10]，a∈[-10，10]，b∈[-10，10]，t′∈[0，10]。

3.如權利要求1或2所述的一種洛倫茲擬合模糊核的圖像超分辨重建方法，其特征在于，正則化參數α取值范圍為[0，5]，迭代步長λ取值范圍為[0，10]。