一種基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法

2023-04-26 15:12:51

一種基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法
【專利摘要】本發明提出了一種基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法，所述方法構造了一種置信度核函數，並用其對圖像執行置信度核回歸，完成圖像超解析度重建中的插值，通過採用置信度核回歸，不僅繼承了自適應核回歸的雙重加權機制，而且還增加了對像素可靠性的判別，能較好地抑制異常值，實現超解析度圖像重建。本發明方法實現了圖像超解析度重建，魯棒性強，可廣泛應用於監測、遙感、軍事、醫學和視頻娛樂等領域，具有重要價值。
【專利說明】—種基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於圖像處理【技術領域】，具體指的是一種基於置信度核回歸的圖像超分辨
率重建方法。
【背景技術】
[0002]伴隨著資訊時代的到來，數字成像技術及相關應用取得了突飛猛進的發展。許多CCD(charge-coupled device)和CMOS圖像傳感器被廣泛使用以獲取數字圖像。儘管這些傳感器能夠滿足大多數成像應用，但其解析度水平與成本卻遠沒有滿足人們的消費需求特別是高端科技研發的需要。例如，在監測、遙感、軍事、醫學和視頻娛樂等數字成像應用領域，高質量圖像要求不僅能夠提供足夠的像素密度而且還可以展示豐富的細節信息。由於受到工藝水平、成本等因素的影響，單純依靠硬體的進一步改善來獲取高質量高解析度圖像，往往並不現實。因此提出了通過軟體實現圖像解析度提高的超解析度重建技術。
[0003]在眾多已有的超解析度重建技術方法中，插值-復原法直觀、簡單，且計算開銷低、效率高，因而成 為一種重要且常用的超解析度重建方法。插值-復原法包括配準、插值和復原三個步驟，其中插值就是利用局部觀測像素估計插值點像素值的過程，對整個超解析度重建至關重要。而文獻(IEEE Transaction on Image Processing, 18 (9): 1958 -1975)提出自適應核回歸可較好地實現插值，進而完成超解析度重建。
[0004]自適應核回歸實現插值簡介:已知待插值點坐標X= [XpX2=T和以其為中心的鄰域內的樣本像素Z(Xi), i = I, 2，…P，根據泰勒級數擴展法則，可構建下式來估計插值點像素值:
[0005]
【權利要求】
1.一種基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟A，輸入N幀圖像，其中每一幀均帶有隨機亞像素平移並被模糊和噪聲汙染；N為自然數； 步驟B，以第一幀圖像為參考幀，對其餘各幀圖像進行亞像素運動估計，得到其餘各幀圖像的運動參數； 步驟C，根據估計出的其餘各幀圖像的運動參數，將所有N幀圖像投射到一個標準網格中，此時網格內呈現一幅圖像Z(Xi),其像素為非均勻分布；其中，Xi表示第i個樣本像素點坐標；所述標準網 格的單元格都是正方形，且該標準網格的解析度大於所述N幀圖像的解析度； 步驟D，利用經典核回歸對步驟C所得的非均勻分布圖像z (Xi)進行插值，獲得該非均勻分布圖像z(Xi)的初始估計以及非均勻分布圖像z (Xi)的一階導數 (\)/βν2;所得的一階導數用於計算樣本像素點\的協方差矩陣，其中Xl、X2分別是圖像中像素的橫坐標和縱坐標； 步驟Ε，利用步驟D中獲得的一階導數和&(Χ,)/<% ,計算每個樣本像素點Xi的協方差矩陣Ci,其表達式如下:
2.根據權利要求1所述的基於置信度核回歸的圖像超解析度重建方法，其特徵在於:所述置信度權值Si，其大小由Z(Xi)值確定，其表達式如下:
I [Z(x,—)-1(x,—)T ufj — CAp %---- ? 其中，σ為設定值,其取值範圍為:U1≤σ≤IOU1, U1為像素的亮度單位。
【文檔編號】G06T5/00GK103971335SQ201410173153
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】徐楓, 陳哲, 徐立中, 嚴錫君, 石愛業 申請人:河海大學