浅谈超分辨率

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1、浅谈超分辨率摘要：超分辨率图像重建是现在研究的一个热点，旨在实现由一系列低分辨率的图像得到一幅较高分辨率的图像。本文对超分辨率的概念，技术实现和应用场合都进行了基本的阐述。可以预见，超分辨率重建的应用前途十分广泛；其图像重建的实现、完成方法都将是我们今后研究的重点。关键词：超分辨率，图像重建一、引言在数字图像采集的过程中，由于机器设备性能的限制以及扑I摄条件的影响，会使采集到的图像分辨率较低。这样的图像比较模糊，对于后期的处理、应用冇较大的影响，因此提高图像的分辨率是我们必须要解决的。提高分辨率最直接的方法当然是使用分辨率更高的设备，不过这存在两个问题：一是高分辨

2、率的设备价格昂贵；二是每一种设备都存在着它的极限，受到硬件设备的限制很难得到真止高分辨率的图像。因此对以考虑采用软件的方法对图像的分辨率进行提高，这就是本文耍讨论的超分辨率（SR:Super-Resolution）图像重建。二、超分辨率的定义低分辨率的图像包含的细节信息较少，但我们可以得到一系列低分辨率的图像，这些图像包含的部分细节信息各有不同，能够相互补充。通过这一系列低分辨的图像，经过一定的处理，可以得到一幅分辨率较高、包含信息较多的图像。这个处理过程就是超分辨率重建。超分辨率重建的核心思想就是用时间带宽（获取同一场景•的多帧图像序列）换取空问分辨率,实现时间

3、分辨率向空间分辨率的转换。三、超分辨率的应用场景超分辨率图像重建在现实生活中有十分广泛的用途。这里，我们列举了一些纶活中用到的地方：1）数字高清。在数字电视领域，可以利用超分辨率重建技术将数字电视（D7V）信号转化为高清晰度电视（HD7V）接收机相匹配的信号，从而提高观众的体验。2）医学图像。在医疗中，高分辨率的医疗图像对丁医牛做出正确的诊断是非常有帮助的。因此利用超分辨率重建得到更加清晰的图像，将会使医生治疗更加的准确、有效。3）卫星图像分析。在军事、气象领域，使用高分辨率卫星图像就很容易地从相似物中区别相似的对彖。因此町以利用超分辨率重建技术获得高分辨率的图像

4、，更好的服务丁•军事安全和H常生活。4）安全检测。银行、居民小区、道路口等都是需要安全检测的地方。虽然这些地方一般都会安装摄像头，但图像都非常模糊。利用超分辨率重建技术，将会帮助工作人员得到更加清晰的图像，即能够协助平常的安全管理，乂能够在发生案情是帮助警察办案。四、超分辨率实现技术超分辨率实现技术的方法冇多种，这里我们阐述几个目前最常使用的方法：1）基于插值。该方法是目前超分辨率研究中最直观的方法。通过对该图像的多帧进行比较估计，得到它们之间的相对关系信息，以此获得高分辨率图像在非均匀间距采样点上的像素值。然片通过非均匀插值的方法，经过一定的插值，就可以得到一幅

5、高分辨率的图像。当然，这样得到的图像会存在噪音、模糊等问题，因此町以通过图像恢复技术进行一定的修复。2）基于重建。该方法主要冇配准和重建两个关键步骤。在配准时，利用多帧低分辨的图像作为数据一致性的约束，这样可以获得其他低分辨率的图像和参考低分辨图像之间的亚像素精度的相对运动。重建时，可以利用图像的先验知识对bl标图像进行优化。该方法常见的算法有迭代方向投影、最大后验概率、凸集投影等。3）基于学习。该方法的前提是认为低分辨率的图像完金拥有用于推理预测其所対应的高分辨率部分的信息。这样就可以对一个低分辨率图像集进行训练，产生一个学习模型，这个模型可以计算出图像高频细节

6、信息。口前，常用的学习算法有Freeman等人提出的Example-based方法、Chang等人提出的基于邻域恢入的方法等等。五.超分辨率的实现效果在许多的情况下，人们都希望得到的图像分辨率较高、画而较清晰。然而实际的换件条件限制，以及具他的因索，我们得到图像的分辨率并不能达到要求。我们町以利用基于软件的方法，使用超分辨率的图像重建技术，対图像进行优化、修复。通过下面几幅图片，我们可以看到超分辨率的实现效果。1.图1中，展示了利用超大分辨率技术得到花瓶图案中模糊不清的文字。abca.为一个花瓶，b为含有文字区域的放人图，c为用超大分辨率技术处理后得到的效果图图1

7、从花瓶图案中得到模糊不清的文字2.图2展示了超分辨率方法在医学图像中的应用，图中展示的是通过超分辨率重建技术利用多幅低分辨率图像序列（颈动脉MRI图像），得到比较清晰地图像。aba.表示一组低分辨率图像序列，b.是处理后得到的清晰图片图2通过一组低分辨率图像序列（颈动脉MR!图像）得到颈动脉的清晰图片3.图3显示了超分辨率技术在流媒体视频增强中的应用，在冇限视频带宽的限制下尽可能的提高视频的清晰程度。a.表示一组体育赛申播报中的一组低分辨率序列，b.是经过超分辨率技术处理得到的高清晰视频图3用超分辨率技术提高视频淸晰度六、超分辨率未来的发展由于其本身用途I•分广泛

8、，人们在最