红外图像的超分辨率重构算法研究

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1、硕士学位论文红外图像的超分辨率重构算法研究作者姓名相鹏鹏学科专业控制理论与控制工程指导教师孙宗海副教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2016年4月29日TheResearchofSuper-ResolutionReconstructionAlgorithmforInfraredImageADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiangPengpengSupervisor：SunZonghaiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：ＴＮ２１学校代号

2、；１０５６１学号：２０１４２０１１４０４３华南理工大学硕±学位论文基于红外图像的超分辨率重构算法研究作者姓名：相鹏鹏指导教师姓名：、职称孙宗海副教授申请学位级别：工学硕±学科专业名称：控制理论与控制工程研究方向：图像处理论文提交曰期：之〇矣年月２曰论文答辩曰期：么年谷月多曰／个勺学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员＾员：主席：－委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任

3、何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期心萨日身獻腹相学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位、汇论文的全、编学位部或部分内容，可Ｗ允许采用影印缩印或其它复制手段保存一论文。本人电子文档的内容和纸质

4、论文的内容相致。本□学位论文属于：于保密（校保解密密委员会审定为涉密学位论文时间：＿年＿月＿日），＿囚年＿月＿日后适用本授权书。位＾保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单版浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出。和编入ＣＮＫＩ上《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容（请在Ｗ相应方框内巧＂Ｖ＂）作者签名：巧朋４鹏曰期：２＾口／厶。以ｊ指导教师签名４心？、曰期之；作联者联系电话；电子邮箱系地址（含邮编）；摘要近年来，随着红外技术的迅速发展和红外器件价格的不断降低，红外图像在民用

5、、工业和军事等等领域的应用日益广泛。红外热像仪的成像特点以及红外热像仪的一些固有缺陷使得红外图像的成像质量并不高，而人们对于高分辨率红外图像的需求却越来越大。因此，本文运用基于结构张量和自适应阶数的可控核回归算法和基于自相似性和自适应稀疏字典选择的算法对单帧低分辨率红外图像进行超分辨率图像重构。经典核回归算法将核函数作为权重通过加权平均局部块中的像素对未知像素点进行估计，效果比双立方插值算法要好。自适应控制核回归算法通过将灰度值和结构信息引入到核函数中对经典核回归算法进行了改进。然而在各向同性的结构区域中，自适应控制核回归算法中的梯度向量无法有效地提取出方向信息，而且回归的阶数是固定

6、的不适合描述结构特点各不相同的图像块。本文中提出的基于结构张量和自适应阶数的核回归重构算法利用结构张量描述图像的结构信息，在各向同性的区域也能很好的工作，同时根据图像结构特点选择阶数解决了这两个问题。基于学习的重构方法是近年来的研究热门方向。一般的基于稀疏表示的超分辨率重构算法都是使用一个通用的过完备全局字典进行图像重构。然而这种方法需要大量的高分辨率图像库进行字典训练，不仅时间长，而且对于各具特色的图像块来说并不是最优的。本文中提出的基于自相似性和自适应稀疏字典表示的重构算法，利用高分辨率可见光的灰度图像比红外图像具有更丰富高频特征信息的特点和多尺度自相似性作为先验信息，有效地减少

7、了训练时间，同时根据图像的结构特点自适应的选择双稀疏字典表示，取得了良好的效果。最后运用仿真实验对这两种重构算法进行了验证。关键词：红外图像；核回归；图像重构；自相似性；双稀疏字典IAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofinfraredtechnology,thepriceofinfrareddeviceskeepsreducing.Infraredimagehasapplicatedincivil,