[发明专利]一种快速超分辨率图像重建方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及视频图像超分辨率领域，具体涉及一种快速超分辨率图像重建方法和装置。

背景技术

超分辨率(Super-Resolution)是指通过低分辨率的图像来恢复高分辨率的清晰图像。超分辨率是视频图像处理领域的基础问题之一，在医学图像处理、图像识别、数码照片处理、高清电视等领域有着非常广泛的应用前景。

经典的超分辨率图像重建方法之一是基于核的插值算法，例如：双线性插值、样条曲线插值等。由于此类方法是通过已知的离散数据来生成连续数据的，因此会带来模糊、锯齿等效应，同时，也无法恢复在低分辨率图像中所丢失的高频细节信息。近年来，大量的基于边缘的超分辨率图像重建方法被提出，通过使用梯度、几何特性等边缘先验知识，来改善传统插值的不自然效应，提高边缘的视觉质量。但是，这一类聚焦于改善边缘视觉质量的方法仍然不能恢复高频纹理细节。为了恢复高频细节，一些基于样本的方法也被相继提出，通过训练低分辨率及其对应的高分辨率字典库，来恢复低分辨率图像中丢失的细节信息。但是该类方法中字典的训练和逐块匹配字典元都非常耗时。

发明内容

本申请提供一种能够快速恢复图像的高频细节的超分辨率图像重建方法和装置，解决了现有技术中超分辨率图像高频细节质量差的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种快速超分辨率图像重建方法，在对原始图像进行超分辨率图像重建过程中至少采用基于纹理结构约束的迭代后向映射的方式对原始图像进行处理，以增强图像的纹理细节。

在某些实施例中，至少采用基于纹理结构约束的迭代后向映射的方式对原始图像进行处理包括：

输入原始图像；

对所述原始图像基于纹理结构约束进行迭代后向映射，得到第一超分辨率图像；

从原始图像中提取边缘区域，生成边缘图像；

对所述边缘图像基于边缘区域字典的方式进行超分辨率图像重建，得到第二超分辨率图像；所述字典包括低分辨率样本和与所述低分辨率样本对应的高分辨率样本；

将第一超分辨率图像与第二超分辨率图像合成，得到原始图像的超分辨率图像。

在某些实施例中，在从原始图像中提取包含边缘区域信息的边缘图像时将图像的锐利边缘部分，以及锐利边缘部分预设区域范围内的过渡区域部分都作为边缘区域被提取。

在某些实施例中，在确定边缘区域后，对边缘区域进行形态学处理。

在某些实施例中，所述基于纹理结构的约束包括：在原始图像中，灰度变化大的纹理区域，增大迭代增加高频信息的系数；灰度变化小的纹理区域，减小迭代增加高频信息的系数。

在某些实施例中，对所述原始图像基于纹理结构约束进行迭代后向映射，得到第一超分辨率图像，包括：

对原始图像进行预处理，得到预处理图像；

对预处理图像基于纹理结构约束进行迭代后向映射，得到第一超分辨率图像。

在某些实施例中，所述预处理包括双边滤波。

在某些实施例中，将第一超分辨率图像与第二超分辨率图像合成，得到原始图像的超分辨率图像，具体为：对第一超分辨率图像和第二超分辨率图像中的过渡区域部分进行均值计算，通过均值矫正使得灰度分布的中心均值重叠，从而得到原始图像的超分辨率图像。

在某些实施例中，在均值矫正后还包括，在过渡区域部分通过预设次数的迭代后向映射来调整过渡区域部分的灰度值，从而得到原始图像的超分辨率图像。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种快速超分辨率图像重建装置，包括：

原始图像获取单元，用于获取原始图像；

超分辨率图像重建模块，用于在对原始图像进行超分辨率图像重建过程中至少采用基于纹理结构约束的迭代后向映射的方式对原始图像进行处理，以增强图像的纹理细节。

在某些实施例中，超分辨率图像重建模块包括：

第一超分辨率图像重建单元，用于对原始图像基于纹理结构约束的迭代后向映射，得到第一超分辨率图像；

边缘图像提取单元，用于从原始图像中提取边缘区域，生成边缘图像；

第二超分辨率图像重建单元，用于对所述边缘图像基于边缘区域字典的方式进行超分辨率图像重建，得到第二超分辨率图像；所述字典包括低分辨率样本和与所述低分辨率样本对应的高分辨率样本；

合成单元，用于将第一超分辨率图像与第二超分辨率图像合成，得到原始图像的超分辨率图像。