图像超分辨率重建--图像处理课程设计

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1、.目录1课程设计目的12图像处理系统设计内容及要求22.1设计内容22.2设计要求23设计方案34功能模块的具体实现54.1空域插值放大的方法54.1.1最邻近插值算法54.1.2双线性插值算法64.1.3双三次插值算法74.2频域重建的方法84.2.1DCT变换的介绍84.2.2DCT放大图像放大算法原理84.3频域分块重建的方法104.4同态滤波器滤波处理114.4.1同态滤波器原理114.4.2同态滤波函数的确定125总结与体会14参考文献15附录16....1课程设计目的MATLAB7.0软件。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设

2、计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。通过用MATLAB对图像进行处理，以实现以下目的。1.培养严谨的科学态度，正确的设计思想，科学的设计方法和良好的工作作风。2.培养独立思考的能力，独立检索资料、阅读文献、综合分析、计算机应用、数据及文字处理等能力。3.培养综合运用基础理论、基本知识的能力。通过课程设计得到工程设计的初

3、步锻炼。..2图像处理系统设计内容及要求2.1设计内容图像超分辨率重建是利用低质量或低分辨率图像来产生高质量或高分辨率图像的技术，重建包括空域方法和频域方法。本设计要求用插值技术提高图像的分辨率。（1）利用插值技术将原始图像在空域放大2倍。（2）在DCT域放大原始图像2倍，设计滤波器在DCT域增强图像的高频信息。（3）对图像分块进行DCT变换，在DCT域对子图像进行放大和滤波增强高频信息。（4）比较上述三种图像重建结果，设计软件界面。（5）设计方案、编写代码实现上述功能。2.2设计要求（1）利用数字图像处理技术，以MATLAB为平台，建立一个实现设计主题的简易处理系统。（2）能显示输入图像

4、、中间图像和重建的图像。（3）程序代码要有注释说明，调用MATLAB函数要清楚并理解函数的功能、使用范围，在设计说明书中要写清楚函数的功能和参数意义。（4）完成设计说明书一份。（5）刻苦钻研，勤于思考，勇于实践，独立完成课程设计任务。（6）遵守纪律，在指定地点进行课程设计。（7）掌握有关课程的基本理论和基本知识。概念清楚，方案合理，数据可靠，计算正确，运行良好，图纸（图表）符合标准，设计说明书（论文）撰写规范，答辩中回答问题正确。..3设计方案根据课程设计题目的要求，设计界面如图3-1所示：图3-1设计界面本设计分为空域放大和DCT域放大两部分，空域放大主要工作有：在空域对现有的传统插值算

5、法分别进行了研究与仿真实验，包括最近邻域插值，双线性插值，双三次插值等，这些插值方法均是通过低通滤波，滤除和过滤图像数据中的高频信息。所以这些插值基函数对边缘和纹理信息都比较丰富的图像的插值效果不是特别理想。DCT域放大主要工作有：通过DCT变换实现了由空间域到频域的转换，通过对频域处理可以方便的实现空间域较难实现的处理。而空间域与频域又存在一定的联系，为数字图像的处理提供了另一种方法。该算法在对整块图像进行处理时，尽管采用了增强系数对图像亮度效果进行补充，但对整幅图像高频部分预测采用填零方式，在图像像素位数增大即图像信息量增大时这种预测精度不如对图像分块处理后高，且基于JPEG格式图像多

6、采用分成8×8子块分块压缩编码，对上述算法进行改进。改进后的算法，将原始图像数据切割成接近8×8大小子块，对每一子块分别实施DCT放大算法。改进后的算法如下：对原始图像进行分块，然后对每一子块运用DCT图像放大算法，最后合并处理所有的子块。系统整体设计如图3-2所示。..空域重建频域分块重建原始图低分辨率图像频域重建观察、比较三种图像重建的结果设计软件界面图3-2系统整体设计图..4功能模块的具体实现4.1空域插值放大的方法4.1.1最邻近插值算法这是最简单的算法，每一个输出像素都赋给输入图象中与其最邻近的采样点的值。插值核函数是：h(x)=10

7、值方法中，这种插值方法速度最快，早期的应用比较普遍，然而当图像中包含灰度有变化的细微结构时，最近邻插值法会在图像中产生人工的痕迹。图像的边缘阶梯失真现象比较明显。其实现效果如图4-1所示。图4-1最邻近插值算法实现效果图在程序中可以直接调用函数也可自行编写。如自行编写，部分源程序如下：width=K*nrows;height=K*ncols;J=uint8(zeros(width,height));widthScale=