基于微扫描的红外超分辨率成像技术研究

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1、分类号TN911.73密级公开UDC621.3学位论文编号D-10617-30852-(2016)-01048重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于微扫描的红外超分辨率成像技术研究英文题目ResearchonInfraredSuper-resolutionImagingTechnologybasedonMicro-scanning学号S130131059姓名刘琴学位类别工程硕士学科专业电子与通信工程指导教师代少升教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要随着科技的发展，军事、医疗等众多领域对红外

2、高分辨率图像需求日益迫切。通过改善探测器提高图像分辨率的方法不但成本高昂且受当前制作工艺限制。超分辨率成像技术能在不改变设备硬件条件的情况下，利用多帧图像间的互补信息提高图像空间分辨率，而微扫描技术又可实现多帧同一场景下互有亚像素级位移图像的采集，优化最终成像质量，因此在红外领域开展基于微扫描的超分辨率成像技术的研究具有十分重要的意义。本课题来源于国家自然科学基金项目，主要围绕超分辨率成像深入研究了微扫描、图像配准、超分辨率重建等相关技术。首先，本文以压电陶瓷为微扫描的驱动源，设计了多帧红外图像采集系统，并据此制

3、定了对应于非均匀和均匀微扫描模式的两种超分辨率成像方案；然后针对非均匀微扫描，本文以高频信息金字塔替代高斯金字塔，结合Lucas&Kanade光流法对图像进行亚像素级配准，并提出基于Retinex理论的全变分正则化超分辨率重建方法对配准后的图像进行重建，使正则化参数可根据图像特点自适应调整，无需手动选取，达到了提升算法效率、保护图像边缘和细节信息的目的；最后针对均匀微扫描，本文将调整后的双峰高斯侧抑制模型与简化后的迭代曲率插值算法相结合，提出基于侧抑制机制的类曲率插值算法，使得算法在重建结果和速度上较迭代曲率插值

4、算法而言更加优越。针对上述研究，论文利用本实验室红外热成像系统采集的红外图像进行了仿真验证。实验结果表明：基于压电陶瓷的微扫描方法能够采集到具有亚像素级位移量的多帧红外图像；非均匀微扫描中的图像配准算法能够以较少的时间进行亚像素级的位移矢量估计，基于Retinex理论的全变分正则化超分辨率重建方法亦可获得较传统算法的均方误差、峰值信噪比提升数倍，结构相似度更高的优质超分辨率红外图像；均匀微扫描中基于侧抑制机制的类曲率插值算法可取得视觉效果良好的重建图像，并提高成像速率。关键词：红外成像，超分辨率，微扫描，图像重建

5、，图像配准I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,infraredhighresolutionimagesareincreasinglyurgentrequiredbymilitary,medicineandmanyotherfields.However,thewaybyimprovingdetectortopromotetheresolutionofimagesisnotonlycostlybutalsolimi

6、tedbycurrentmanufacturingprocess.Usingcomplementaryinformationfrommulti-frameimages,thesuperresolutionimagingtechnologycanimprovethespatialresolutionofimageswithoutchangingthehardwareconditionofdevices.Furthermore,themicro-scanningcancollectmulti-imageswithsu

7、b-pixelshiftinsamescene,thusoptimizingthefinalimagingquality.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryouttheresearchoninfraredsuper-resolutionimagingtechnologybasedonmicro-scanningintheinfraredfield.Thisthesisisoriginatedfromthenationalnaturalsciencefoundation

8、ofChina,andfocusesontheresearchofmicro-scanning,imageregistration,super-resolutionimagereconstructionandotherrelatedtechnologies.Firstly,thethesisusespiezoelectricceramicsasmicro-scanning