[发明专利]一种基于主成份稀疏表达的人脸超分辨率重建方法

权利要求书

1.一种基于主成份稀疏表达的人脸超分辨率重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，图像分块，包括根据预设的图像的分块大小和分块的重叠区域大小，对输入的低分辨率人脸图像、低分辨率人脸样本图像和高分辨率人脸样本图像进行分块，得到相应的图像块；

步骤2，基于所有低分辨率人脸样本图像每一个位置上的图像块进行主成份分解，获得图像块的主成份表达基；

步骤3，用步骤2所得低分辨率人脸样本图像上图像块的主成份表达基，求取输入的低分辨率人脸图像相应图像块的主成份稀疏表达系数，然后转化为特质一致空间表达系数；

步骤4，把所有低分辨率人脸样本图像的图像块替换为位置对应的高分辨率人脸样本图像的图像块，用步骤3所得特质一致空间表达系数加权合成高分辨率人脸图像块；

步骤5，将步骤4合成所得高分辨率人脸图像块按照图像块所在位置进行拼合，得到一张高分辨率人脸图像。

2.根据权利要求1所述基于主成份稀疏表达的人脸超分辨率重建方法，其特征在于：步骤2实现方式如下，

取M个低分辨率人脸样本图像的某位置(i,j)的图像块，把每个d×d像素的图像块展开成一个列向量，把M个图像块列向量组合成图像块矩阵

主成份表达基由下式获得，

El(i,j)=YLM(i,j)Vl(i,j)Λl(i,j)-12]]>

其中，V_l(i,j)和Λ_l(i,j)分别是矩阵的协方差矩阵的特征向量矩阵和特征值矩阵，E_l(i,j)是位置(i,j)上的图像块的主成份表达基。

3.根据权利要求2所述基于主成份稀疏表达的人脸超分辨率重建方法，其特征在于：步骤3实现方式如下，

对于输入的低分辨率人脸图像的某位置(i,j)上的图像块，按下式获得一个主成份稀疏的表达系数，

α~(i,j)=argmin(||XL(i,j)-El(i,j)α(i,j)||22+λ|α(i,j)|1)]]>

其中，E_l(i,j)是各低分辨率人脸样本图像位置(i,j)上的图像块的主成份表达基，λ是图像的重建误差与表达系数稀疏性之间的控制因子，α(i,j)是所求的输入的低分辨率人脸图像位置(i,j)上的图像块的主成份稀疏表达系数，表示的是二范式，|·|₁表示的是一范式；

按下式转化为特质一致空间表达系数，

c(i,j)=Vl(i,j)Λl(i,j)-12α(i,j)]]>

其中，c(i,j)即输入的低分辨率人脸图像位置(i,j)上的图像块的特质一致空间表达系数。4.根据权利要求3所述基于主成份稀疏表达的人脸超分辨率重建方法，其特征在于：步骤4实现方式如下，

取M个高分辨率人脸样本图像的位置(i,j)的图像块，把每个Td×Td像素的图像块展开成一个列向量，把M个图像块列向量组合成图像块矩阵T为高分辨率人脸样本图像相对于对应低分辨率人脸样本图像的放大倍数；

XH(i,j)=YHM(i,j)c(i,j)+M(i,j)]]>

其中，X_H(i,j)是针对输入的低分辨率人脸图像位置(i,j)上的图像块合成所得相应高分辨率人脸图像块，M(i,j)是M个高分辨率人脸样本图像位置(i,j)上的图像块均值。