[发明专利]一种基于块旋转和清晰度的单幅图像超分辨率重建方法

摘要

本发明涉及一种基于块旋转和清晰度的单幅图像超分辨率重建方法。为增加训练样本块的多样性，但又不增加计算复杂度，将样本块进行一定角度的旋转，然后引入块清晰度对训练样本进行分类。对于块清晰度较高的纹理、角以及边缘块，利用分类好的对应样本库进行自相似性重建，而清晰度较低的块，则直接使用插值放大进行重建。在搜索匹配过程中使用快速近似最近邻搜索库搜索，提高了重建效率。最终利用迭代反投影算法和局部约束进行优化。本发明的方法能够大幅度减少计算的复杂度，同时提高了单幅自相似性重建图像的质量和效率，能够获得较好的视觉效果。

主权项

1.一种基于块旋转和清晰度的单幅图像超分辨率重建方法，其特征在于：包括样本库的生成和基于清晰度的图像超分辨率重建方法，步骤如下：(1)载入低分辨率输入图像I0，设置下采样因子为a，超分辨率放大因子为K；(2)将低分辨率输入图像I0进行多尺度模糊下采样，利用块旋转策略旋转产生对应的中频图像样本训练块库和高频图像样本训练块库，其中中频图像样本训练块库由块大小为M×M的中频图像块组成，高频图像样本训练块库由块大小为M×M的高频图像块组成；(3)将低分辨率输入图像I0插值到预放大尺度K倍大小，然后将该图像分块，图像块大小为M×M，图像分块准则为：从上到下，从左到右，像素偏移个数为N，最后对每一图像块用带通滤波器处理得中频图像块；(4)计算步骤(3)中带通滤波处理后所得每一中频图像块的清晰度SM(SharpnessMeasure，SM)值，根据图像块清晰度SM值进行超分辨率图像块重建；(5)将步骤(4)重建所得的超分辨率图像块按照像素重复个数进行加权平均融合，得到初始高分辨率图像；(6)使用迭代反投影和局部约束对初始高分辨率图像进行约束和优化，确保重建图像与低分辨率输入图像的一致性并减少重建误差，最终得到放大因子为K倍的高分辨率的图像；所述步骤(2)将低分辨率输入图像I0进行多尺度模糊下采样，然后利用块旋转策略旋转产生对应的中频和高频图像样本训练块库，具体步骤如下：(2.1)将低分辨率输入图像I0按下采样因子a进行n层高斯低通滤波和下采样操作，得到的高斯金字塔图像序列是由第‑n层到第0层图像组成，其中第0层为最大尺度层即低分辨率输入图像I0；(2.2)对(2.1)中高斯金字塔结构中的每一层图像提取高分辨率图像的高频信息金字塔图像序列和中频信息金字塔图像序列，即高频训练图像库和中频训练图像库；(2.3)分别对高频训练图像库和中频训练图像库中的每一张图像进行旋转90度；(2.4)依次对两个库中的原图像和旋转后的图像进行分块处理，分块原则为：从左往右，从上往下，块大小为M×M，像素偏移个数为N；最后将每一图像分块后得到的图像块进行汇总，分别得到中频图像样本训练块库和高频图像样本训练块库；同时建立两个库的图像块对应映射关系。