資源描述：
《圖像的超分辨率處理方法研究現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、超分辨率圖像處理技術(shù)是利用多幀關(guān)于同一場景的有相互位移的低分辨率降質(zhì)圖像來重建高分辨率高質(zhì)量圖像的技術(shù)。介紹了超分辨率圖像處理技術(shù)的概念和起源;綜述了超分辨率圖像恢復(fù)研究現(xiàn)狀。重點對單幀和多幀超分辨率圖像處理的主要方法進行了評述,并總結(jié)對比了頻域和空域方法的優(yōu)缺點。最后對超分辨率圖像處理技術(shù)的技術(shù)難點和前沿問題研究前景進行介紹和展望?！ ? 引言 圖像超分辨率處理技術(shù)是指利用多幀關(guān)于同一場景的有相互位移的低分辨率降質(zhì)圖像(LR,lowresolution)來重建高分辨率高質(zhì)量圖像(HR,highresolution)的技術(shù)[1]。圖像超分辨率
2、處理技術(shù)可突破圖像采集設(shè)備的分辨率限制,充分利用多幀圖像之間的互補信息,實現(xiàn)像素級的圖像信息融合。在計算機視覺、衛(wèi)星遙感、天文學(xué)、生物醫(yī)學(xué)成像、民用安防等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。圖像超分辨率處理常被認為是廣義的圖像復(fù)原(Restoration)或圖像重建(Reconstruction)。實際上它與兩者有一定聯(lián)系但是又不完全相同。圖像復(fù)原是指去除或減輕獲取數(shù)字圖像過程中發(fā)生的圖像質(zhì)量下降(退化)[2],目標是恢復(fù)光學(xué)系統(tǒng)截止頻率以內(nèi)的成分,而圖像超分辨率處理的目標是得到系統(tǒng)截止頻率以外的成分。圖像重建可用于現(xiàn)有成像系統(tǒng)不能提供滿意圖像分辨率的情況
3、,如提高遙感圖像、CT、核磁共振、超聲波圖像和各種監(jiān)控圖像等的分辨率[3]。在超分辨率處理中,多幀低分辨率降質(zhì)圖像可以認為是高分辨率理想圖像經(jīng)成像系統(tǒng)在觀測平面上的一個投影,因此圖像超分辨率處理也可以認為是由多幀低分辨率降質(zhì)圖像來重建高分辨率理想圖像。 1 超分辨率圖像處理技術(shù)研究概況 J.L.Harris[4]和J.W.Goodman[5]提出的基于單幀圖像的Harris-Goodman頻譜外推法是最早的超分辨率圖像處理的方法。隨后,Tsai與Huang提出了基于序列或多幀圖像的超分辨率重建問題,并給出了基于頻域逼近的重建圖像方法。此后
4、,極大后驗概率估計法、反向投影迭代法、凸集投影法和自適應(yīng)濾波方法等許多有使用價值的方法被提出并發(fā)展?！ ∧壳?國內(nèi)外對超分辨率的研究較突出的有:美國加州大學(xué)多維信號處理研究小組的PeymanMilanfar等提出了大量的實用算法和集成各種算法的超分辨率圖像恢復(fù)軟件包[6];美國Dayton大學(xué)和Wright實驗室對紅外CCD相機進行了機載試驗,利用20幅低分辨率的紅外圖像,取得了分辨率提高近5倍的實驗結(jié)果。香港R.F.Chars等研究了超分辨率圖像恢復(fù)的有效預(yù)處理共扼梯度迭代算法[7]。以色列耶魯撒冷大學(xué)M.Elad等[8]對存在任意運動的圖像
5、序列,以及動態(tài)的和彩色的多媒體等的超分辨率恢復(fù)進行了研究。以色列的EROS-A衛(wèi)星利用“過采樣”技術(shù)使影像的分辨率提高一倍以上。印度S.Chaudhuri等研究了迭代的超分辨率圖像恢復(fù)方法[9]。韓國Pohang理工大學(xué)在各向異性擴散用于超分辨率[10]方面進行了研究。國內(nèi)近幾年在頻譜外推、混疊效應(yīng)的消除、無損檢測、成像探測元的陣列改進以及一些超分辨率方法的改進方面做過類似研究,但研究水平無論從深度和廣度上都較國外存在一定的差距[11]?！ ? 超分辨率圖像處理方法 圖像超分辨率處理技術(shù)通常可以分為兩大類:單幀圖像重建(靜態(tài)圖像插值)方法和多
6、幀圖像處理(序列圖像重建)方法。單幀圖像處理也稱為圖像放大,是指利用一幀探測器采集到的低分辨率圖像的信息,通過重建算法提高圖像分辨率的方法。為了增加利用圖像的信息,人們逐漸將研究熱點轉(zhuǎn)向多幀圖像處理。多幀圖像處理充分利用了不同幀圖像之間的互補信息,其超分辨率復(fù)原能力好于利用單幀圖像處理。其主要方法大致可以分為兩類:頻域法和空域法。早期的超分辨率圖像處理方法研究都集中在頻域,后來轉(zhuǎn)向空域超分辨率圖像處理復(fù)原方法的研究。頻域法不能利用圖像的先驗知識,而空域方法則能夠充分利用圖像先驗知識。頻域方法的基本流程如圖1(a)所示。其中圖像配準和運動模型估計
7、的精度越高,圖像重建的效果就越好。當考慮到普遍的運動類型以及退化模型時,頻率域方法僅能進行整體運動估計,很難將采樣空間中變化的運動模型局部等價到其Fourior變換域上。因而產(chǎn)生了空域處理方法,具體流程如圖1(b)所示。顯然,空間域方法進行超分辨率重建時,將復(fù)雜的運動模型與相應(yīng)的插值或迭代及濾波重采樣放在一起處理,這樣更符合圖像退化的復(fù)雜過程。超分辨率圖像處理方法很多,下面對一些目前正在研究和經(jīng)常使用的方法進行重點研究?！ ?.1 單幀超分辨率圖像處理 單幀超分辨率技術(shù)利用空間有界和頻帶限制之間的不相容性來重建特定圖像中衍射極限以外的頻譜。W
8、ang等[12]提出了有向濾波器,保護有向多項式表示的有向圖像特征。Ayazifar[13]提出了邊緣保持的插值技術(shù),該技術(shù)不僅能沿線性邊緣插值,也能
