一種基于置信度核回歸的圖像超分辨率重建方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種基于置信度核回歸的圖像超分辨率重建方法，所述方法構(gòu)造了一種置信度核函數(shù)，并用其對(duì)圖像執(zhí)行置信度核回歸，完成圖像超分辨率重建中的插值，通過(guò)采用置信度核回歸，不僅繼承了自適應(yīng)核回歸的雙重加權(quán)機(jī)制，而且還增加了對(duì)像素可靠性的判別，能較好地抑制異常值，實(shí)現(xiàn)超分辨率圖像重建。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了圖像超分辨率重建，魯棒性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)、遙感、軍事、醫(yī)學(xué)和視頻娛樂(lè)等領(lǐng)域，具有重要價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于置信度核回歸的圖像超分辨率重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體指的是一種基于置信度核回歸的圖像超分辨
率重建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著信息時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字成像技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。許多CCD(charge-coupled device)和CMOS圖像傳感器被廣泛使用以獲取數(shù)字圖像。盡管這些傳感器能夠滿足大多數(shù)成像應(yīng)用，但其分辨率水平與成本卻遠(yuǎn)沒(méi)有滿足人們的消費(fèi)需求特別是高端科技研發(fā)的需要。例如，在監(jiān)測(cè)、遙感、軍事、醫(yī)學(xué)和視頻娛樂(lè)等數(shù)字成像應(yīng)用領(lǐng)域，高質(zhì)量圖像要求不僅能夠提供足夠的像素密度而且還可以展示豐富的細(xì)節(jié)信息。由于受到工藝水平、成本等因素的影響，單純依靠硬件的進(jìn)一步改善來(lái)獲取高質(zhì)量高分辨率圖像，往往并不現(xiàn)實(shí)。因此提出了通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)圖像分辨率提高的超分辨率重建技術(shù)。
[0003]在眾多已有的超分辨率重建技術(shù)方法中，插值-復(fù)原法直觀、簡(jiǎn)單，且計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)低、效率高，因而成 為一種重要且常用的超分辨率重建方法。插值-復(fù)原法包括配準(zhǔn)、插值和復(fù)原三個(gè)步驟，其中插值就是利用局部觀測(cè)像素估計(jì)插值點(diǎn)像素值的過(guò)程，對(duì)整個(gè)超分辨率重建至關(guān)重要。而文獻(xiàn)(IEEE Transaction on Image Processing, 18 (9): 1958 -1975)提出自適應(yīng)核回歸可較好地實(shí)現(xiàn)插值，進(jìn)而完成超分辨率重建。
[0004]自適應(yīng)核回歸實(shí)現(xiàn)插值簡(jiǎn)介:已知待插值點(diǎn)坐標(biāo)X= [XpX2=T和以其為中心的鄰域內(nèi)的樣本像素Z(Xi), i = I, 2，…P，根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)擴(kuò)展法則，可構(gòu)建下式來(lái)估計(jì)插值點(diǎn)像素值:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種基于置信度核回歸的圖像超分辨率重建方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，輸入N幀圖像，其中每一幀均帶有隨機(jī)亞像素平移并被模糊和噪聲污染；N為自然數(shù)； 步驟B，以第一幀圖像為參考幀，對(duì)其余各幀圖像進(jìn)行亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，得到其余各幀圖像的運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 步驟C，根據(jù)估計(jì)出的其余各幀圖像的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，將所有N幀圖像投射到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格中，此時(shí)網(wǎng)格內(nèi)呈現(xiàn)一幅圖像Z(Xi),其像素為非均勻分布；其中，Xi表示第i個(gè)樣本像素點(diǎn)坐標(biāo)；所述標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng) 格的單元格都是正方形，且該標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的分辨率大于所述N幀圖像的分辨率； 步驟D，利用經(jīng)典核回歸對(duì)步驟C所得的非均勻分布圖像z (Xi)進(jìn)行插值，獲得該非均勻分布圖像z(Xi)的初始估計(jì)以及非均勻分布圖像z (Xi)的一階導(dǎo)數(shù) (\)/βν2;所得的一階導(dǎo)數(shù)用于計(jì)算樣本像素點(diǎn)\的協(xié)方差矩陣，其中Xl、X2分別是圖像中像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)； 步驟Ε，利用步驟D中獲得的一階導(dǎo)數(shù)和&(Χ,)/<% ,計(jì)算每個(gè)樣本像素點(diǎn)Xi的協(xié)方差矩陣Ci,其表達(dá)式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于置信度核回歸的圖像超分辨率重建方法，其特征在于:所述置信度權(quán)值Si，其大小由Z(Xi)值確定，其表達(dá)式如下:
I [Z(x,—)-1(x,—)T ufj — CAp %---- ? 其中，σ為設(shè)定值,其取值范圍為:U1≤σ≤IOU1, U1為像素的亮度單位。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK103971335SQ201410173153
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】徐楓, 陳哲, 徐立中, 嚴(yán)錫君, 石愛(ài)業(yè) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)