单幅图像超分辨率重建方法探究

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1、单幅图像超分辨率重建方法探究摘要：该论文研究了单帧低分辨率图像重建方法，主要有插值方法、插值法与迭代反投影法和凸集投影法相结合的方法。仿真实验结果表明插值与迭代反投影和凸集投影相结合的方法均比单独进行插值放大效果更好，在提高图像分辨率的同时能较好的复原图像细节。关键词：超分辨率；插值；凸集投影；迭代反投影中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1007-9599(2013)01-0013-031引言目前图像处理技术广泛应用于视频监控，安全防范，航空拍摄，医学成像等领域。图像分辨率依赖于传感器的物理特性，光线，密度和检测器元素的空间响应。受拍摄场景

2、、采集图像硬件设备限制等因素影响，获得的图像有时分辨率较低，清晰度较差，参考价值不高。改善传感器等硬件设备来提升图像分辨率往往很难实现，而利用图像复原方法能够提髙低分辨率图像的清晰度［1］。传统图像复原技术不能将频率复原到衍射极限相应的截止频率外，从而丢失能量和信息，图像的分辨率得不到真正提高，而图像超分辨率重建技术能够提高图像分辨率，改善图像质量。图像超分辨率重建方法的核心思想是利用一幅或者多幅具有互补信息的低分辨率图像来重构一幅或者多幅细节更丰富的高分辨率图像。图像超分辨率重建思想源于20世纪60年代Harris和Goodman提出的单幅图像重建的概念和

3、方法［2,3］。1984年Tsai和Huang［4］提出由低分辨率图像序列进行单幅高分辨率图像重建，图像的超分辨率重建技术已成为图像处理中的一个热门研究方向。单幅图像超分辨率重建主要利用对高分辨率图像的先验知识和以混叠形式存在的高频信息进行复原，恢复出图像获取时丢失的信息［5］。序列图像超分辨率重建除了可以利用单幅图像中包含的信息，还可以利用相邻图像之间的互补信息进行重建，重建效果要优于单幅图像重建的效果。实际拍摄时由于各种条件限制，同一场景不具备拍摄多帧图像的条件，对单帧图像的超分辨率重建在这些情况有更高的实用价值。2超分辨率重建方法从图5、图6可以看出，

4、只进行双线性插值重建的结果图像边缘部分锯齿状纹理较多，图像锐化效果较好，而双三次插值重建结果图像边缘相对平滑，锯齿较少，图像整体较模糊，锐化效果较差。从表1和图5、图6可以看出，基于双三次插值的IBP重建算法比基于双线性插值的IBP算法PSNR更大，重建结果边缘锐化效果较好，整体图像也更清晰，边缘振荡效应较明显，没有后者平滑；基于双三次插值的POCS算法比基于双线性插值的POCS重建方法PSNR更大，整体图像清晰度比后者高，图像中边缘振荡效应较后者大，且重建图像都出现边框；从客观评价指标数据可以看出IBP算法重建结果PSNR高于POCS算法重建结果。主观观测

5、重建结果图可以看出基于双三次插值的IBP算法的重建效果最好，基于双三次差值的POCS方法重建结果比基于双线性插值的IBP方法重建结果的PSNR值小，但重建效果更好，整体图像更清晰。IBP算法和POCS算法的重建效果都比只进行双线性插值或者双三次插值放大的效果要好，这两种方法都能在提高图像分辨率的同时较好地保持图像的细节信息。这表明重建图像质量高低不能仅依靠MSE和PSNR客观评价指标的高低来判断。4结论本文针对单幅图像的超分辨率重建方法进行了研究和仿真实验，比较了双线性插值、双三次插值、插值与IBP相结合的算法及插值与POCS相结合算法对单幅图像超分辨率重建

6、的效果。利用IBP算法和POCS算法的重建效果都优于单纯的利用双线性插值或者双三次插值对单幅图像的放大。对于一些不同场景、不同内容的单幅图像进行超分辨率重建需要采用何种重建方法能得到更好的重建效果还有待进一步研究。参考文献：[1]M.Irani,S.Peleg.Improvingresolutionbyimageregistration.CVGIP：Graph・ModelsImageProcess,1991,5(3)：231-239[1]J.L.Harris・Diffractionandresolvingpower.J.0.S.A.,1964,54(7)：9

7、31-936[2]J.W.Goodman.1ntroductiontofourieroptics.NewYork：MeGraw-Hill,1968[3]RYTsai,TSHuang.Multipieframeimagerestorationandregistration,AdvancesinComputerVisionandImageProcessing.Greenwich,CT：JAIPressInc.1984：317-339[4]王春霞，苏红旗，范郭亮.图像超分辨率重建技术综述[J].计算机技术与发展，2011,05：124-127.[5]王会鹏，周利莉

8、，张杰•一种基于区域的双三次图像插值算法[J]・计算