本文選題：凸集投影 + 超分辨率復原��； 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：圖像超分辨率復原技術是利用一幅低分辨率圖像或者多幅低分辨率圖像之間的信息互補,運用相應的復原算法來獲得一幅比原始圖像細節(jié)更多、視覺效果更好的高分辨率圖像。目前國內(nèi)外的超分辨率復原技術,一般使用的都是序列圖像復原,即去除圖像序列的降質(zhì)因素之后,再將多幅圖像融合為一幅高分辨率、高質(zhì)量圖像。圖像的超分辨率復原技術發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)廣泛應用于計算機視覺、圖像壓縮、醫(yī)學圖像處理、遙感圖像與軍事圖像捕獲采集、數(shù)字電視轉(zhuǎn)換、生物特征識別等諸多領域。縱觀國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,圖像超分辨率復原方面的研究已經(jīng)取得了一定的成果,尤其是使用較多的凸集投影法和最大后驗概率算法。但是目前已有的算法還是存在結果不唯一、邊緣保持能力不足、圖像細節(jié)丟失等問題。針對目前存在的這些問題,為了進一步提高超分辨率復原圖像的質(zhì)量,本文對凸集投影超分辨率復原算法和最大后驗概率算法進行改進,創(chuàng)新點以及研究內(nèi)容主要包含以下三個方面:①提出了基于修正點擴散函數(shù)的凸集投影超分辨率復原算法。為了保持圖像的邊緣特性,提高抗噪能力,對傳統(tǒng)的點擴散函數(shù)加一個權值因子進行修正,將點擴散函數(shù)細分到八個方向,使邊緣方向的點擴散函數(shù)不變,邊緣正交方向的權值因子減小。從而達到了增強圖像邊緣保持能力,提高復原圖像質(zhì)量的效果。②提出了改進的最大后驗概率超分辨率復原算法。這一部分的重點內(nèi)容在于概率模型的選取。不同于傳統(tǒng)的方式,本文中先驗概率模型選擇吉布斯隨機場模型,并且為了盡量多的保留圖像的細節(jié)信息,我們對模型中吉布斯項的系數(shù)進行了修正。條件概率模型選擇Gauss-Markov隨機場模型,為了緩解過度平滑導致圖像邊緣信息丟失的問題,本文中首先提取出圖像邊緣信息,對圖像進行邊緣增強處理。然后將圖像加入改進的最大后驗概率算法中進行超分辨率復原,從而進一步增加圖像的細節(jié)信息。③提出了基于最大后驗概率的凸集投影超分辨率復原算法。將兩種算法進行結合,充分抑制二者缺點,發(fā)揮各自優(yōu)勢。首先利用最大后驗概率算法,對幾幅低分辨率待處理圖像進行估計,得出一幅初始的高分辨率圖像。將這幅圖像作為凸集投影超分辨率復原的初始參考圖像,并對其利用八方向Sobel算子和多方向形態(tài)濾波器進行預處理,之后加入第一部分提出的基于修正點擴散函數(shù)的凸集投影超分辨率復原算法中進行迭代運算。通過能量有界性等先驗信息求得凸集相對應的投影算子。利用改進的凸集投影法約束迭代求解,直到達到設定的閾值或達到設定的迭代次數(shù),退出迭代,得出最終的超分辨率復原圖像。利用軟件仿真,得出不同圖像在不同算法下的超分辨率復原結果,利用主觀評價方法以及客觀評價中的峰值信噪比、均方誤差和結構相似度等多個指標,從多方面對復原圖像質(zhì)量進行評估。實驗結果表明,本文提出的算法可以有效提高超分辨率復原圖像的質(zhì)量。
[Abstract]:The image super resolution restoration technology uses a low resolution image or a number of low resolution images to complement each other, and uses the corresponding restoration algorithm to obtain a high resolution image with more details and better visual effect than the original image. Like restoration, after removing the degradation factor of the image sequence, multiple images are fused into a high resolution, high quality image. The super resolution restoration technology of images has developed to the present. It has been widely used in computer vision, image compression, medical image processing, remote sensing images and military image capture and acquisition, digital television conversion, biology. There are some achievements in the research of image superresolution restoration, especially the convex set projection method and the maximum posterior probability algorithm. However, the existing algorithms still have not only the results, the edge retention ability is insufficient, the image details are lost, and so on. In order to further improve the quality of super-resolution restoration images, this paper improves the convex set projection superresolution restoration algorithm and the maximum posterior probability algorithm in order to improve the quality of super-resolution restoration image. The innovation points and the research content mainly include the following three aspects: (1) the projection superdivision of convex set based on the modified point diffusion function is proposed. In order to keep the edge characteristics of the image and improve the anti noise ability, the traditional point diffusion function is modified by adding a weight factor, the point diffusion function is subdivided into eight directions, the point diffusion function of the edge direction is changed, the weight value of the edge orthogonal direction is reduced, thus the edge retention ability of the image is enhanced. To improve the quality of restoration image. Secondly, an improved maximum posterior probability superresolution algorithm is proposed. The key content of this part is the selection of the probability model. It is different from the traditional way. In this paper, the prior probability model of this paper selects the Gibbs random field model, and in order to keep the details of the image as much as possible, we are right The coefficient of the Gibbs term in the model is modified. The conditional probability model selects the Gauss-Markov random field model. In order to alleviate the problem of the image edge information loss caused by excessive smoothness, the image edge information is extracted and the edge enhancement processing is carried out in this paper. Then the image is added to the improved maximum posterior probability algorithm. Super-resolution restoration to further increase the details of the image. Thirdly, a convex set projection super-resolution restoration algorithm based on the maximum posterior probability is proposed. The two algorithms are combined to fully suppress the shortcomings of the two ones and give full play to their respective advantages. An initial high resolution image is obtained. This image is used as the initial reference image of the projection superresolution restoration, and its eight direction Sobel operator and multi direction morphological filter are preprocessed. Then the first part is added to the convex set projection super-resolution restoration algorithm based on the modified point diffusion function. Iterative operation. The projection operator corresponding to the convex set is obtained through the priori information of the energy boundedness. The improved convex set projection method is used to constrain the iterative solution, until the set threshold is reached or the set iteration number is reached, and the final super-resolution restoration image is drawn out. By using the subjective evaluation method, the peak signal to noise ratio in the objective evaluation, the mean square error and the structural similarity, the quality of the restored image is evaluated from many aspects. The experimental results show that the proposed algorithm can effectively improve the quality of the super-resolution image.

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1784334