探析图像超分辨率重建问题研究

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1、中南大学博士学位论文图像超分辨率重建问题研究姓名：张剑申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：樊晓平20100501博士学位论文摘要图像超分辨率重建是指从一幅或多幅低分辨率、低质量图像中产生高分辨率、高质量图像的数字信号处理技术。本文针对光学图像，研究了图像超分辨率重建问题。其研究的重点放在对图像超分辨率重建方法研究的分析与设计上，内容涉及到单幅图像到单幅图像的超分辨率重建，多幅图像剑单幅图像的超分辨率重建、图像超分辨率重建的关键技术以及超分辨率评价准则的建立。主要研究工作包括以下方面：(1)针对光学图像，从光学系统成像机理出发，发展了一种较

2、为广泛的图像退化模型，指明了其中的造成图像分辨率降低的若干关键环节。同时，针对单幅图像到单幅图像的超分辨率重建问题，与图像复原问题相联系，提出了一种基于分层思想的图像超分辨率重建方法；在算法的设计过程中，将问题分解为若干问题，分别解之，在算法的实施过程中，提出了一种级联模板运算的方法，该方法回避了巨型矩阵乘法运算，较之传统的做法，算法的复杂度降低。(2)针对多幅图像到单幅图像的超分辨率重建问题，研究了一种基于概率论与集合论相集成的MAP／POCS混合方法，推导了实现该算法的方程，并将单幅图像重建算法的剥离方法应用到算法的具体实现中。(3)针对传统的基于插

3、值的图像超分辨率重建方法，在讨论和分析其优点和不足之处后，提出了一种基于子像素位移B样条插值的图像超分辨率重建方法，该方法将原用于单幅图像到单幅图像超分辨率重建的B样条插值技术引入到多幅图像到单幅图像超分辨率重建中，利用相互间存在子像素位移的多幅图像上的附加信息来提高分辨率。(4)针对超分辨率重建过程中的若干关键问题，进行了深入的探讨，内容包括降晰函数的辨识、巨型方程组的解法以及自由运动的超分辨率重建等许多问题，对于降晰函数的估计就信噪比的高低讨论了频域法和误差参数估计法，对于方程组的计算提出了一种近似算子的有效预处理方式。(5)初步探讨了图像超分辨率重

4、建的评价准则问题，提出了剖博士学位论文摘要密度曲线CD图像超分辨率重建的评价准则。并就评价准则问题提出了一些想法，作为开问题出现在论文中。关键词：数字图像，超分辨率重建，凸集投影法，B样条插值，剖密度曲线H博士学位论文ABSTRACTImagesuper-resolutionreconstructioniStheimageprocessingtechnologytoproducetheimageofthehigh·-quality,high·-resolutionfromthelowquality,low—resolutioninthesingleorm

5、ulti．images．Inthethesis，itiSelaboratedandthealgorithmsinvolvedarefocusedon．Brieflyspeaking，themainworkincludesoneimagereconstructionfromoneimageandseveralimages(orimagesequence)，imagesequencereconstructionfromimagesequence，thecriterionforsuper-resolution，etc．TheresearchiSlistedas

6、follows．First，theresearchbackgroundandthesituationathomeandabroadoftheartarereviewed，withitspresenceinvariousfieldsofmilitaryandcivilianapplicationindicated．Furthermore，anoverviewofcurrentmethodsemployedtotheSRreconstructioniSgiven．thefundamentalskill，difficultissueandfuturedevel

7、opmentarealldiscussed．Basedonthese，therelationandthedifferencebetweentheSRreconstructionandthetechnologiesrelatedarefurthersuchasimagerestoration，resolution，imageenhancementandblur,etc．clarified．Fortheproblemofoneimagesuperresolutionreconstructionfromoneimage，anovelmethodisdevelo

8、ped．Aflakingmethodissuggestedinthedesign