[发明专利]一种基于三次样条插值和迭代更新的超分辨率方法

说明书

在传统的基于插值的超分辨率方法中，重建的图像的边缘部分会比较模糊，图像质量较差，不能满足人们的需求。因此，本发明提出了一种新的基于图像插值的超分辨率的方法，以克服传统方法中图像边缘模糊的问题。该方法首先利用Prewitt算子来提取图像边缘。然后，对于边缘像素，将沿着边缘的走向进行三次样条插值，这样能得以有效地控制边缘模糊问题。接着，将采用所提出的迭代更新的方法来对重建的高分辨率图像进行处理，直到其降质和下采样后的图像和已知的低分辨率的图像非常相似，以提高系统的性能。实验结果显示所提出的方法能的性能好于已有的插值方法。

技术领域

本发明涉及一种图像超分辨率放大的方法，尤其涉及一种把低分辨率图像进行超分辨率放大得到高分辨率的图像的方法。

背景技术

随着数码相机、数字摄像机、数字电视等设备和互联网的飞速发展，人们对于高分辨率图像的需求与日俱增。但是，由于网络中存在传输带宽的限制，网络节点上存在存储空间的限制，传输和存储高分辨率的图像的代价很大，甚至于有时候是无法接受和无法实现的。因此，图像压缩技术被提出来在一定程度上解决这个问题。在图像或视频信息的发射端，常采用国际图像和视频标准这样的数据压缩技术来减少表示图像或视频的比特数，如JPEG标准、JPEG2000标准、MPEG系列标准、和H.26x系列标准等。接着，这些比特将通过网络传输到接收端并采用解压缩技术和工具来获得重构的图像。但是，由于受到网络不稳定性的影响，这些在网络中传输的压缩后的比特很容易受到不同种类的干扰和网络拥塞的影响而出错。当网络拥堵发生时，通常的解决方法是在网络中丢包。这样，在网络的接收端收到的压缩后的比特中将存在很多比特错。由于压缩后的比特对错误非常敏感，一个比特的错误常常导致后续很多比特的不可解码，直到在比特流中找到下一个比特同步点。不仅如此，由于数据压缩的影响，即使传输中没有出错，图像的质量还是会下降，并存在很多类型的重构的错误效应，如块效应、振铃效应等。因此，在接受段的图像的质量常常达不到人们的要求。为解决这一问题，单帧图像超分辨率技术被提出来以提高一幅图像的分辨率。这种技术的目的是得到比输入图像的分辨率更高分辨率的图像，并使输出的更高分辨率的图像具有相对较好的质量。这样，这种技术可以和以上所述的数据压缩技术相结合来在发射端只存储低分辨率额图像，并只发送低分辨率图像压缩后的比特。接着，在接收段，先对压缩比特流进行解码得到低分辨率的图像。然后，此低分辨率的图像将作为超分辨率处理的输入，通过超分辨率技术得到高分辨率的图像。由于只传输了表示低分辨率图像的比特，和原有的方案相比，可以大量地节约传输的比特数。这样，可大大减少传输的比特数和网络拥塞的机率。进一步地，存储低分辨率图像的空间会比存储高分辨率图像的空间小很多，可以大量地减少网络中的存储空间。虽然在接收端只接受到了低分辨率的图像，超分辨率处理后的高分辨率的重构图像对于人眼来说通常是可接受的，或者是看上去很愉悦的。因此，最近关于单帧图像超分辨率处理的研究越来越多，并有不断增加的趋势。

在现有的对于单帧图像超分辨率处理的研究中，文献中的方法可以被分为三类方法。在第一类方法中，使用插值的方法来从低分辨率的图像得到高分辨率的图像。这类方法通常具有较小的计算复杂度，因此，它们能够被很快地执行以满足实时应用的要求。但是，这类算法所重构的高分辨率图像的质量相对来说比较低，并且在高分辨率的图像中，其图像边缘部分通常比较模糊。