[發明專利]一種基于插值的單張圖片分辨率提高方法

在審

• 申請號: 202310030320.0
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116128726A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王建宇;朱智軒;何欣
• 申請（專利權）人: 國科大杭州高等研究院
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/13;G06T7/40;G06T1/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳昌榀

本發明公開一種基于插值的單張圖片分辨率提高方法，包括：讀入一張低分辨率圖片，分別設置圖片的水平方向和垂直方向兩個維度上采樣的倍數；根據原始輸入圖片的通道數生成一個相應維數的目標分辨率大小空多維矩陣，獲取圖片的紋理特征；根據圖片的紋理特征確定圖片的邊緣特征；利用對應像素點周圍的12個像素信息計算權重并進行重采樣；計算得到經過超分辨率算法后對應的像素值。本發明通過對圖片的水平和豎直方向設置不同倍數的分辨率尺寸，實現圖片的任意可調倍數自適應空間的分辨率的提高；采用非深度學習算法，可解釋性強，提升分辨率效果。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種基于插值的單張圖片分辨率提高方法。

背景技術

近幾年，隨著計算機視覺技術的迅猛發展，圖像處理任務取得了非常好的效果。當前互聯網上產生了大量圖片，在社交媒體、新聞網頁、電商購物網站等場所都存在著海量圖片，圖片已經成為我們每個人生活中不可或缺的角色。然而，由于各種原因，包括原始拍攝分辨率比較低、經過多次傳輸后質量變低等，互聯網上圖片的分辨率往往是非常低的，這不僅使得我們觀看的視覺體驗不好，甚至可能有一些關鍵信息無法準備判斷。所以提高圖片的分辨率具有非常重要的意義。

傳統的提高圖片分辨率的手段包括使用photoshop等軟件編輯圖片來提高圖片分辨率。然而這些軟件需要使用者具有一定的專業技能才能熟練使用，而且人工P圖需要耗費很多時間和精力，往往效率不高。這種情況下使用機器去自動提高圖像的分辨率就可以有效提高工作效率，通過學習合適的算法，機器處理過的低分辨率圖像，往往可以達到非常好的視覺效果。

Lanczos函數本質是一個sinc函數，可用于重采樣算法，理論上是一個最優的重構濾波器窗函數，并且它的長度和窗口是自適應的，且具有良好的抗鋸齒特性，因此本申請將局部自適應橢圓lanczos濾波器引入到空間分辨率提高算法中，分別在水平和垂直兩個方向上使用，以提高圖像的分辨率。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于插值的單張圖片分辨率提高方法，以解決現有技術中圖像分辨率低的技術問題。為實現上述目的，本發明的具體的技術方案如下：

一種基于插值的單張圖片分辨率提高方法，包括以下步驟：

S1.讀入一張低分辨率圖片；

S2.分別設置圖片的水平方向和垂直方向兩個維度上采樣的倍數；

S3.根據原始輸入圖片的通道數生成一個相應維數的目標分辨率大小空多維矩陣，獲取圖片的紋理特征；

S4.根據圖片的紋理特征確定圖片的邊緣特征；

S5.輸入圖片對應的每一個采樣點連續的模擬信號LANCZOS2函數離散化，通過四次多項式擬合，同時映入自變量ω取值范圍來控制函數值；

S6.計算邊緣特征Feature值；

S7.對自變量ω進行雙線性插值，將插值后得到的ω進行空間上采樣；

S8.通過旋轉和縮放，計算得到的低分辨率圖片的像素值，填充到目標空矩陣模板上，生成經過超分辨率算法后的圖片。

進一步地，所述步驟S3中根據輸入低分辨率圖片計算獲得分辨率尺寸，分別乘以水平和垂直方向的放大倍數，得到目標高分辨率圖片的分辨率尺寸，根據原始輸入圖片的通道數生成一個相應維數的目標分辨率大小空多維矩陣。

進一步地，所述步驟S4中邊緣特征的邊緣區域和非邊緣區域采取不同的上采樣方式，對于非邊緣區域計算各點的權重值w_i，加權平均處理；對于邊緣區域，加權平均處理會產生運動模糊，上采樣應表示為f(P)＝f(Q)+λF(Q),F(Q)為高頻濾波器，常用的有拉普拉斯算子；Q點附近的像素灰度值變化越大，則F(Q)越大，采用加權法求某一像素點與周圍像素點的插值，且權重值為負，負權重值由采樣函數自變量區間內函數值的大小來決定。