[发明专利]一种基于边缘保持的POCS图像超分辨重建方法

权利要求书

1.一种基于边缘保持的POCS图像超分辨重建方法，其特征在于，基本步骤包括：

步骤1：图像边缘提取：对任意一帧低分辨率图像进行双线性插值操作，得到目标高分辨率图像的初始参考帧；对该初始参考帧进行边缘提取，得到其边缘图像；

步骤2：判断像素点是否为边缘像素：选取一帧低分辨率图像，逐一对该低分辨率图像中每个像素点进行处理，即找到相应像素点在高分辨率初始参考帧中PSF作用窗口的中心坐标，判断中心坐标处的像素是否为边缘像素；

步骤3：根据判断结果改进点扩散函数：根据步骤2的判断结果，如果是边缘像素，则计算该像素点处的边缘与水平方向的夹角，并根据夹角的大小推导出新的PSF；如果不是边缘像素，则不改变原有的PSF；步骤3中的PSF是由具体成像系统决定的，高斯模型为：

上式中，X₀和Y₀为点扩散函数的中心点坐标，S_h表示支撑域；β₁和β₂分别是PSF模板水平方向与垂直方向的权重系数，G_X和G_y分别表示水平方向与垂直方向梯度，检测到的图像边缘与水平方向的夹角θ为：

θ＝arctan(G_y/G_X)；

其中，β₁＝(π-2θ)/π，β₂＝2θ/π；

步骤4：根据相应PSF进行迭代修正：根据步骤3的结果，选取相应的PSF，模拟低分辨率图像的生成过程，由高分辨初始帧计算出低分辨率图像的像素值，并计算该像素值与相应原有序列低分辨率图像像素值之间的残差，根据残差对高分辨初始帧做出修正；直到每一帧序列低分辨率图像的每个像素点的处理，则重建过程结束；

步骤4的具体步骤如下：

用f_ref(s，t)表示当前高分辨率初始参考帧，g_l(i，j)表示当前序列低分辨率图像的一帧；逐一对当前低分辨率图像的像素点进行处理，若g_l(i，j)中某像素(i₀，j₀)映射到高分辨率参考帧的PSF作用窗口中心坐标为(s₀，t₀)，则该像素的估计值由下式计算可得；

该灰度估计值与原有低分辨率图像(i₀，j₀)处的像素值残差为：

r_l(i₀，j₀)＝g_l(i₀，j₀)-f(s₀，t₀)

若残差r_l(i₀，j₀)的绝对值大于指定阈值σ₀，则对当前高分辨率图像PSF作用窗口中的像素值进行修正，具体修正方法如下式所示：

2.如权利要求1所述的一种基于边缘保持的POCS图像超分辨重建方法，其特征在于，设置合适的总迭代循环次数，重复步骤2至步骤4，得到目标高分辨率图像。

3.如权利要求1所述的一种基于边缘保持的POCS图像超分辨重建方法，其特征在于，步骤1通过边缘检测算子进行边缘提取，所述边缘检测算子选用Canny算子。

4.如权利要求1所述的一种基于边缘保持的POCS图像超分辨重建方法，其特征在于，根据检测到的图像边缘方向，PSF的高斯模型为：