The invention discloses a super-resolution reconstruction method based on semi reverse projection error, the method comprises the steps of: obtaining M frame theobserved image; high resolution image to calculate the initial; according to the observed image and the initial high resolution image and high resolution images in t+1 iteration; simulate the observation of high resolution image to obtain the corresponding simulation data of low resolution images, the calculation error between the t+1 iteration of the observed image and the simulation observation of low resolution image; reverse projection error or the observed image to high-resolution images with satisfactory results after stopping. This method can effectively reduce the cumulative effect of \ringing artifact\, so that the reconstructed high resolution images have better quality and visual experience. A super-resolution reconstruction device based on a semi error back projection is also disclosed.
【技术实现步骤摘要】
一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法及装置
本专利技术涉及图像及视频数据处理领域,特别涉及一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法及装置。
技术介绍
对于同一场景来说,更高分辨率的图像包含更多的细节。无论是从应用角度还是从视觉体验的角度来说,都期望获得高分辨率的图像。然而在现实中,许多因素导致无法获得高分辨率的图像。这些因素非常多,比如由于成本控制,导致购得的摄像机不够好;或者在某些特定场景下,不能获得高分辨率的图像。这些因素也包括大气湍流,运动模糊,系统响应函数和噪声等。成像经过这些因素影响,常常获得的图像的分辨率不高,这样的图像被称之为低分辨率图像。然而,生产生活中迫切需要获得高分辨率场景的图像。如果通过更新硬件设备来提高图像质量,在许多情况下常常带来巨大成本。一种有效的方法是通过软件来实现从低分辨率图像获得高分辨率图像。这类技术被称之为超分辨率图像重建。这些方法可以被分为基于插值的方法和基于最优化的方法。基于插值的方法是非迭代的,由于没有利用误差来修改前面的估计,结果会比基于最优化方法的差。尽管基于最优化的方法得到图像的分辨率更高,但是这种方法要么有运算时间很长,要么效果较差(比如,存在伪影)。其中反向迭代投影方法是计算量小,被广泛利用。这种方法的基本思路是,将低分辨率图像进行上采样放大,作为高分辨率的估计;然后将高分辨率估计,下采样得到模拟的低分辨率图像,再将实际观测的低分辨率图像与模拟观测低分辨率图像之间的误差投影到高分辨率图像中去,不断迭代获得高分辨率图像。然而这种方法有很大的缺点就是在重建的高分辨率图像的边缘部分,常常会带有“振铃”伪影。 ...
【技术保护点】
一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法,其特征在于,该方法包括步骤:步骤1,获得M帧实际观测图像Xrl,M大于等于2,所述图像存储在一个四维数组中Xlr(i,j,k,m),其中i,j分别是低分辨率图像像素值的横纵坐标,是图像的通道信息,是图像的帧数;步骤3,计算初始的高分辨率图像Yhr,0;步骤4,根据实际观测图像及初始高分辨率图像,得到第t+1次迭代的高分辨率图像为Ylhr,t+1(p,q,k),对高分辨率图像进行模拟观测,获得相应的模拟观测低分辨率图像Xsl,t大于等于0;步骤5,计算t+1次迭代的实际观测图像Xrl(i,j,k)与模拟观测低分辨率图像之间的误差Xdiff,t+1(i,j,k);步骤6,反向投影误差或者实际观测图像Xrl到高分辨率图像Yhr中;步骤7,令t=t+1,重复步骤4至步骤6,直到获得满意的结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法,其特征在于,该方法包括步骤:步骤1,获得M帧实际观测图像Xrl,M大于等于2,所述图像存储在一个四维数组中Xlr(i,j,k,m),其中i,j分别是低分辨率图像像素值的横纵坐标,是图像的通道信息,是图像的帧数;步骤3,计算初始的高分辨率图像Yhr,0;步骤4,根据实际观测图像及初始高分辨率图像,得到第t+1次迭代的高分辨率图像为Ylhr,t+1(p,q,k),对高分辨率图像进行模拟观测,获得相应的模拟观测低分辨率图像Xsl,t大于等于0;步骤5,计算t+1次迭代的实际观测图像Xrl(i,j,k)与模拟观测低分辨率图像之间的误差Xdiff,t+1(i,j,k);步骤6,反向投影误差或者实际观测图像Xrl到高分辨率图像Yhr中;步骤7,令t=t+1,重复步骤4至步骤6,直到获得满意的结果。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤6,迭代次数是m时,投影误差;迭代次数时n时,投影实际观测图像,m和n大于等于1,m不等于n。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在步骤6,当迭代次数为奇数时,投影误差;迭代次数为偶数时,投影实际观测图像,或者当迭代次数为偶数时,投影误差;迭代次数为奇数时,投影实际观测图像。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,经过第t+1次迭代的模糊的高分辨率图像Ylhr,t+1(p,q,k)为:Ylhr,t+1(p,q,k)=Yhr,t(p,q,k)*Xpsf(p,q,k)+ε(p,q,k)其中p,q分别是高分辨率图像像素值的横纵坐标,即像素的位置信息,其值为图像横纵坐标的像素序号,Xpsf(p,q,k)是系统的点扩展函数,ε(p,q,k)是成像过程中的噪声,Yhr,t(p,q,k)是第t次迭代的高分辨率图像,然后进行下采样S(i,j,p,q,k),得到模拟观测低分辨率图像Xsl,t+1(i,j,k),Xsl,t+1(i,j,k)=S(i,j,p,q,k)Ylhr,t+1(p,q,k)。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,该方法还包括:步骤2,根据步骤1获取的图像,选取其中一帧作为参考图像Xref,并获取参考图像Xref与当前图像Xm之间的相对位移信息Dm,其中m=1,2,…,M且Xref≠Xm。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤5,在计算t+1次迭代的实际观测图像Xrl...
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