>，為調(diào)節(jié)前后兩項(xiàng)比例的因子，Θ為閾值。
[0055] 子步驟302,根據(jù)式(6)獲得的能量函數(shù)滿足圖割算法要求的正則性條件，可以直 接使用圖割算法對(duì)其極小化，得到最終的高分辨率圖像f。
[0056] 實(shí)施例一
[0057]如圖7所示，其中圖7a、7b和7c分別為湖、橋和Lena的高分辨率源圖，將以上三個(gè)高 分辨率源圖分別按照公式(7)所示的圖像退化模型進(jìn)行退化：
[0058] gk = DHTkf+nk (7)，
[0059] 式(7)中，gk為第k幀的低分辨率圖像，D為降采樣算子，Η為圖像退化模型的系統(tǒng)傳 遞函數(shù)，Tk為幾何變換，f為如圖7所示的高分辨率圖像，％為加在第k幀低分辨率圖像上的噪 聲。
[0060] 退化獲得的低分辨率圖像寬、高都為源圖的1/4,隨機(jī)產(chǎn)生32個(gè)幾何變換Tk，從而 隨機(jī)產(chǎn)生32幀低分辨率圖像，在灰度值歸一到0~1的情況下，加入標(biāo)準(zhǔn)差為0.001的高斯白 噪聲。退化過程中選用高斯函數(shù)模擬成像設(shè)備的模糊核，其標(biāo)準(zhǔn)差為0.4。分別將每組低分 辨率圖像(每組32幀)作為輸入，最后得到相應(yīng)的高分辨率圖像，重建過程中的模糊核為標(biāo) 準(zhǔn)差為0.4的高斯模糊核。
[0061] 為了考察公式(2)中冪指數(shù)m對(duì)該技術(shù)的影響，在重建時(shí)將m取為1，2,...，25,然后 對(duì)重建結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，得到廣泛認(rèn)可的兩種圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法為SSIM(Structural Similarity Index Measurement，結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)測(cè)量）指數(shù)和PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比）指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)越大說明重建效果越好。這里同時(shí)使用這兩種 方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0062]這兩種指標(biāo)的結(jié)果圖如圖8所示。從結(jié)果來看，對(duì)于這三種圖像來說，不管是SSIM 指數(shù)還是PSNR指標(biāo)，它們幾乎都在m取10的時(shí)候達(dá)到最大(Lena圖的結(jié)果稍有偏差，但是m為 10的結(jié)果與最大值差別不大），也就是說，公式（2)中冪指數(shù)m取為10的時(shí)候重建效果最理 想。
[0063] 實(shí)施例二
[0064] 所選高分辨率源圖以及退化過程和重建過程與實(shí)施例一相同。為了考察對(duì)模糊核 錯(cuò)誤估計(jì)的魯棒性，在重建時(shí)將高斯模糊核的標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置為〇. 05，0.1，...，0.95，1。
[0065] 重建結(jié)果的ssna平價(jià)指標(biāo)如圖9所示。從結(jié)果來看，對(duì)于這三種圖像來說，它們都 在標(biāo)準(zhǔn)差是〇. 4的時(shí)候達(dá)到最大，也就是說，重建過程中的高斯模糊核與退化時(shí)的模糊核完 全一致時(shí)，重建效果最好，這一點(diǎn)反映出本重建方法的可靠性。此外，從圖9中每幅子圖都較 平緩可以看出，本技術(shù)對(duì)高斯模糊核的標(biāo)準(zhǔn)差的錯(cuò)誤估計(jì)具有較好的魯棒性。
[0066] 實(shí)施例三
[0067] 如圖10所示，其中，圖101a、101b、101c、和101d分別為數(shù)字圖的高分辨率源圖、多 幀低分辨率圖像、參考幀插值圖和重建后的高分辨率圖像。圖l〇2a、102b、102c、和102d分別 為輪船圖的高分辨率源圖、多幀低分辨率圖像、參考幀插值圖和重建后的高分辨率圖像。圖 103a、103b、103c、和103d分別為飛機(jī)圖的高分辨率源圖、多幀低分辨率圖像、參考幀插值圖 和重建后的高分辨率圖像。
[0068] 將圖101a、102a和103a所示的高分辨率源圖分別按照實(shí)施例一的方式進(jìn)行退化， 得到三組低分辨率圖像。每組含有32幀低分辨率圖像，部分幀分別如圖101b、102b和103b所 示。分別將每組低分辨率圖像(每組32幀）作為輸入，得到的高分辨率圖像分別如圖101d、 102d和103d所示。為了說明本重建方法確實(shí)可以重建出低分辨率圖像中原本丟失的細(xì)節(jié)信 息，將低分辨率圖像序列的第一幀（即參考幀)進(jìn)行插值，放大到與重建結(jié)果相同的尺寸，結(jié) 果分別如圖l〇lc、102c和103c所示。
[0069]從參考幀插值圖來看，低分辨率圖像基本無(wú)法分辨細(xì)節(jié)信息，比如飛機(jī)中的編號(hào) 和標(biāo)志完全看不清楚，另外兩幅圖中的數(shù)字和字母也無(wú)法辨認(rèn)。從重建后的高分辨率圖像 來看，該技術(shù)可以重建出很多低分辨率圖像中原本丟失的細(xì)節(jié)信息，而且與高分辨率源圖 比較，也會(huì)發(fā)現(xiàn)重建結(jié)果基本與源圖接近。
[0070]使用圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)PSNR和SSIM對(duì)本技術(shù)的重建結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表1所示。從 表1可以看出SSIM指標(biāo)均大于0.9,輪船圖和飛機(jī)圖的PSNR指標(biāo)均大于31，這說明重建效果 比較理想。此外，在數(shù)字圖的PSNR指標(biāo)方面，出現(xiàn)了異常，這主要是有PSNR評(píng)價(jià)指標(biāo)的局限 性導(dǎo)致。
[0071] 表1圖10中重建結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)
[0072] LUU/3」 買施例四
[0074] 如圖11所示，其中圖111a、111b和111c分別為辣椒的高分辨率源圖、參考幀插值圖 和重建后的高分辨率圖像，圖112a、112b和112c分別為山魈的高分辨率源圖、參考幀插值圖 和重建后的高分辨率圖像。分別對(duì)圖111a和112a所示的高分辨率彩色源圖的RGB三通道分 別進(jìn)行退化和重建，其過程與實(shí)施例三相同。參考幀的插值結(jié)果如圖111b和112b所示，彩椒 和山魈的視覺效果都很差，說明低分辨率圖像丟失了很多細(xì)節(jié)信息。
[0075] 使用本重建方法的結(jié)果分別如圖111c和112c所示，辣椒和山魈的視覺效果都非常 好，基本接近如圖111a和112a所示的源圖。如位于最前面的辣椒上的白色顆粒和山魈的胡 須等細(xì)節(jié)信息都可清楚地分辨出來。
[0076] 基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例提供一種多幀圖像超分辨率重建系統(tǒng)，如圖12 所示。由于該系統(tǒng)解決技術(shù)問題的原理和一種多幀圖像超分辨率重建方法相似，因此該系 統(tǒng)的實(shí)施可以參照方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。
[0077] 臨時(shí)結(jié)果計(jì)算模塊400,用于根據(jù)幾何變換計(jì)算臨時(shí)結(jié)果;
[0078] 傳遞函數(shù)計(jì)算模塊500,用于根據(jù)模糊核h計(jì)算用于構(gòu)建能量函數(shù)的濾波器的傳遞 函數(shù)Λ ;
[0079] 高分辨率圖像獲取模塊600,用于使用所得濾波器的傳遞函數(shù)石和臨時(shí)結(jié)果 構(gòu)建用于超分辨率重建的能量函數(shù)，并采用圖割算法進(jìn)行極小化求解，即可得到最終的高 分辨率圖像。
[0080]較佳地，所述臨時(shí)結(jié)果計(jì)算模塊400包括：
[0081] 投影計(jì)算子模塊401，用于計(jì)算每個(gè)高分辨率像素 ρ在每幀低分辨率圖像(例如第k 幀低分辨率圖像gk)中的投影p〃k;
[0082] 權(quán)重計(jì)算子模塊402,用于選擇距離p〃k最近的低分辨率像素 p'k，并計(jì)算低分辨率 像素在重建中的權(quán)重；
[0083]臨時(shí)結(jié)果計(jì)算子模塊403,用于按照確定的權(quán)重，將挑選出來的低分辨率像素的灰 度值加權(quán)求和，獲得所述臨時(shí)結(jié)果。
[0084]較佳地，所述傳遞函數(shù)計(jì)算模塊500包括：
[0085] 模糊核獲取子模塊501，用于根據(jù)3X3鄰域系統(tǒng)，獲取成像系統(tǒng)的模糊核h;
[0086] 中間模糊核計(jì)算子模塊502,用于根據(jù)模糊核h計(jì)算hMt、hexp和hzp，其中，h Mt為將模 糊核h旋轉(zhuǎn)180°得到的結(jié)果;hexp為將模糊核h進(jìn)行擴(kuò)展后得到的擴(kuò)展模糊核;h zp為將模糊核 h進(jìn)行零填充得到的結(jié)果；
[0087] ^計(jì)算子模塊503,用于利用hexp和hzp計(jì)算石；
[0088] 傳遞函數(shù)計(jì)算子模塊504,用于利用h?lPi^計(jì)算濾波器的傳遞函數(shù)A。
[0089] 較佳地，所述高分辨率圖像獲取模塊600包括：
[0090] 能量函數(shù)構(gòu)造子模塊601，用于使用所得濾波器的傳遞函數(shù)石和臨時(shí)結(jié)果構(gòu) 建用于超分辨率重建的能量函數(shù)；
[0091] 圖像獲取子模塊602,用于使用圖割算法對(duì)所述能量函數(shù)極小化，得到最終的高分 辨率圖像f。
[0092] 應(yīng)當(dāng)理解，以上一種多幀圖像超分辨率重建系統(tǒng)包括的模塊僅為根據(jù)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 的功能進(jìn)行的邏輯劃分，實(shí)際應(yīng)用中，可以進(jìn)行上述模塊的疊加或拆分。并且該實(shí)施例提供 的一種多幀圖像超分辨率重建系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能與上述實(shí)施例提供的一種多幀圖像超分 辨率重建方法一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于該系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的更為詳細(xì)的處理流程，在上述方法實(shí)施例一 中已做詳細(xì)描述，此處不再詳細(xì)描述。
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