[发明专利]一种基于LR-几何插值的电磁成像超分辨方法

说明书

本发明是一种基于LR‑几何插值的电磁成像超分辨方法，在电磁成像系统中，图像模糊主要来自于两个方面，一方面是衍射受限系统的滤波带来的模糊，另一方面是欠采样带来的模糊。对于现有常用电磁成像超分辨算法对图像空间分辨率的提高效果无法满足要求的问题，提出了一种几何平均插值和LR迭代相结合的超分辨算法。具体方法是先对降质图像进行几何平均插值，增大图像像素点，增加图像信息，然后采用LR迭代的超分辨算法对已知点扩散函数的系统进行超分辨恢复，与传统算法相比，恢复后图像空间分辨率在有噪和无噪情况下分别提高了70％和20％，同时对外加噪声有一定的抑制作用，并且通过仿真和实验验证了该方法的正确性。

技术领域

本发明涉及对电磁成像模糊降质图像的噪声抑制及图像恢复方法，具体涉及电磁探测及图像处理领域。

背景技术

电磁成像系统一般为衍射受限系统，只有在系统孔径范围内的电磁波才能正常穿过系统，按照衍射理论可知，物平面电磁分布的空间的高频分量在成像时未被截取，衍射受限电磁成像系统中的像将损失高频信息，从而造成成像模糊，空间分辨率下降。由于这种衍射受限系统的点扩展函数是可以通过仿真得到的，因此通常利用先验信息尽量恢复被滤掉的高频信息。由一幅降质图像得到高分辨率图像的超分辨算法主要有：基于维纳滤波的算法，基于概率统计的算法等。

其次由于采样设备的限制，成像面采样数目较小，图像欠采样，造成了图像高频信息的混叠。同时在成像过程中图像会受到噪声的污染，这对电磁成像的空间分辨率也会产生较大的影响。为了能够尽量准确地还原物平面的电磁分布情况，提高欠采样成像系统空间分辨率主要有两方面的办法，一个是尽量提高采集设备传感器的密度，但是由于成本等因素，这个方法在一般情况下并不适用；另一个常用的方法为使用插值算法，比如小波双线性插值，边缘梯度导向插值等，减少由于采样率低和噪声干扰等因素造成的图像模糊。但经过上述插值算法进行处理的电磁图像虽然在峰值信噪比等参数上对图像有所改进，但处理后图像仍为模糊的，空间分辨率几乎没有提高。

由于电磁成像系统同时存在衍射受限，欠采样和噪声污染等各方面的带来的成像模糊，因此单一的超分辨算法得到的高分辨率图像无法满足成像的空间分辨率要求，考虑将多种超分辨算法相结合进行图像的超分辨处理。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于几何平均插值与LR迭代相结合的超分辨方法，提高系统超分辨的效果，实现对降质图像的超分辨，从而判断电磁成像源情况。

本发明技术解决方案：几何平均插值算法除了在一定程度上均可以对系统噪声进行一定的抑制，能一定程度上补偿低采样率带来的模糊外，相较于其他插值算法来说，对高频信息的进一步损失比较小，为后面超分辨提高成像空间分辨率。同时LR算法可以较好的恢复图像的高频信息，因此二者的结合可以在一定程度上提高电磁成像系统超分辨的效果。具体地，通过下面步骤1～步骤3实现本发明方法。

实现步骤如下：

步骤1，获得未知辐射源的降质图像，估计辐射源的大致位置，在仿真软件中建立相应的仿真模型，获得点源的电磁分布图像，即点扩展函数；

步骤2，对降质图像中的像素点每两个进行几何平均运算，将运算后的值赋予中间待插值像素点，从而将图像总像素点数从N*M增加至(2N-1)*(2M-1)个，得到几何平均插值的降质图像，M,N分别为图像长边和宽边的像素点数；

步骤3，利用步骤1中得到的点扩展函数，对经过几何平均插值的降质图像使用LR迭代图像恢复算法进行图像恢复。