基于稀疏表示的图像超分辨率重建算法研究

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1、分类号密级太原理工大学硕士学位论文题目基于稀疏表示的图像超分辨率重建算法研究TheResearchonImageSuper-resolutionReconstruction英文并列题目AlgorithmBasedonSparseRepresentation研究生姓名：邱大伟学号：2013520194专业：电子与通信工程研究方向：图像处理导师姓名：刘彦隆职称：副教授学位授予单位：太原理工大学论文提交日期2016/06地址：山西太原太原理工大学声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本

2、论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：学校有权保留、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影音、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：太原理工大

3、学硕士研究生学位论文基于稀疏表示的图像超分辨率重建算法研究摘要二十一世纪是信息化的时代，多媒体技术的广泛应用和数码设备的大范围普及是这个时代的特点之一，数字图像的获取、存储和转发是这个特点中不可或缺的一部分。但在实际应用中，由于受到图像采集设备等硬件设备、环境干扰和运动模糊等条件的限制，获取图像的清晰度达不到预期的效果。因此，有必要开发图像重建算法对实际中获取的低分辨率图像进行分辨率加强，这将对多媒体技术的发展具有重要意义。在众多的重建算法中，稀疏表示的超分辨率重建算法因为其独特的优势而备受关注，该算法是以信号稀疏表示理论作为指导思想，对于输入的单幅低分辨

4、率图像，图像上的任何一个图像块都能利用事先训练好的低分辨率字典计算得到稀疏表示系数，然后利用高、低分辨率字典计算得到的稀疏表示系数的一致性原则，利用高分辨率字典得到高分辨率重建图像。本文以此为基础进行研究，对算法中存在的问题进行改进。首先，提出对图像特征提取过程的改进策略：改进一阶、二阶滤波算子，图像经过特征提取后计算出的稀疏表示系数的适用性增强，能够有效剔除无用信息，本文改进特征提取算子后得到图像的高频细节更加细腻，通过Matlab仿真验证，改进特征提取算子得到的复原图像的PSNR值较原始稀疏表示算法的复原结果提高0.1025dB。其次，提出对重建算法初

5、始估计的改进策略，本文考虑到图像边缘的I太原理工大学硕士研究生学位论文方向性，采用边缘方向插值对图像进行初始插值放大，边缘方向插值充分利用高、低分辨率图像的几何对偶性，通过比较PSNR值，较原始算法提高0.2825dB。再次，提出对原始算法重建过程中搜索窗口的改进策略，原始算法对图像四周像素并未进行稀疏复原算法处理，而采用的是双三次插值，本文算法对图像四周边缘分别使用图像块为4×6、3×8、2×12、1×24的四个字典依次遍历一遍，保证所有像素点进行稀疏复原时像素点遍历的均衡性，实验结果表明，PSNR值较原始算法能够提高0.1830dB。然后，对迭代反投影

6、算法迭代结束标志的改进，为了有效控制其收敛性，本文采用相对误差作为迭代结束的标志，此改进策略较原始算法能够得到较好的收敛结果。最后，将本文改进算法应用到实际拍摄到的模糊车牌的复原上，重建结果表明能够复原出模糊车牌的号码。关键词：稀疏表示，过完备字典，特征提取，边缘方向插值，迭代反投影II太原理工大学硕士研究生学位论文THERESEARCHONIMAGESUPER-RESOLUTIONRECONSTRUCTIONALGORITHMBASEDONSPARSEREPRESENTATIONABSTRACTThe21stcenturyistheeraofinform

7、ationtechnology,thewideapplicationofmultimediatechnologyandthewidespreadpopularityofdigitaldevicesisoneofthecharacteristicsofthisera,digitalimageacquisition,storageandforwardingisanintegralpartofthisfeature.However,withpracticalapplication,duetotherestrictionsofimageacquisitiondev

8、ices,otherhardwaredevices,environ