基于稀疏表示的超分辨率重建和图像修复研究
【摘要】:稀疏表示理论已成为近几年来图像处理和模式识别领域的研究热点,研究基于学习字典的模型构造方法、快速有效的稀疏表示算法及其在图像处理中的应用,具有非常重要的理论研究价值和实际意义。
本论文基于稀疏表示理论,深入分析了其在图像表示方面的应用,并在此基础上以学习字典理论为重点,对基于稀疏表示理论的超分辨率重建、图像修复、图像类推等做了探索性和创新性的研究。主要内容有:
1阐述了稀疏表示理论的基本概念、数学模型、优化算法、稀疏表示的唯一性和边界条件等内容,以及其在模式识别、图像处理等领域的应用。
2提出基于稀疏字典的超分辨率重建方法,在保持稀疏字典自适应性和灵活性的同时,还加强了字典的正则性和有效性,提高了对先验知识的稀疏表示能力;采用形态分量分析法提取图像特征,更有效地利用了图像的几何结构和纹理特征信息,提高了稀疏编码的精度。
3结合非局部自相似和联合稀疏近似的概念,提出一种基于跨尺度自相似的非局部稀疏编码的超分辨率重建框架。通过联合稀疏近似的方法,建立待处理图像的跨尺度高、低分辨率图像块间的稀疏关联,并将这种关联作为先验知识来指导超分辨率重建;在超分辨率重建过程中,既利用了样本图像的先验知识,又充分考虑了待处理图像本身的跨尺度自相似信息,能更有效地估计图像的高频细节,提高了算法的自适应性。
4提出基于联合稀疏近似的彩色图像超分辨率方法,将彩色图像的各通道数据进行联合稀疏编码,并保证它们具有相同的稀疏性模式。该方法同时考虑彩色图像的各通道数据,兼顾了它们之间的相关性,进一步增强了对彩色图像信息的表达能力,更有效地建立高、低分辨率彩色图像间的稀疏关联。
5提出基于稀疏分解的超分辨率方法,利用形态分量分析方法将图像分解为几何结构分量、纹理分量和残差分量,再分别对各图像分量进行超分辨率重建,提高了重建质量。
6研究学习字典在图像修复领域应用的新方法。将非局部自相似图像块统一进行联合稀疏近似,训练高效的学习字典,使自相似图像块保持相同的稀疏性模式,保证自相似图像块投影到稀疏空间后也保留一定的相似性。该方法在字典学习过程中,既利用了样本图像的先验知识,又充分考虑待修复图像本身的相关信息,增强了图像修复算法的自适应性。
7将学习字典应用到图像类推算法中,并将图像类推分为字典学习和类推重建两个阶段。字典学习过程可离线实现,提高了计算效率;在类推重建过程中,使用稀疏先验的线性优化问题代替传统图像类推方法中的匹配、搜索过程,进一步提高算法的计算效率。
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1 |
张新明,沈兰荪;基于多尺度边缘保持正则化的超分辨率复原[J];软件学报;2003年06期 |
2 |
谭兵,徐青,耿则勋,邢帅;超分辨率图象重建技术发展现状[J];信息工程大学学报;2003年04期 |
3 |
张地,杜明辉;大倍数超分辨率图像重构的通用快速算法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年11期 |
4 |
吴伟仁,闫磊,田金文;基于小波变换与Bézier曲面插值相结合的图像插值方法[J];哈尔滨工业大学学报;2004年11期 |
5 |
刘良云,李英才,相里斌;超分辨率图象重构技术的仿真实验研究[J];中国图象图形学报;2001年07期 |
6 |
黄战华,李蒙,蔡怀宇,李贺桥,张以谟;一种视频图像规则圆目标的超分辨率位置测量方法[J];光学技术;2002年02期 |
7 |
曹聚亮,吕海宝,李冠章,谭晓波;基于微变焦法的超分辨率成像技术及实验研究[J];国防科技大学学报;2004年05期 |
8 |
闫华,刘琚,李道真,孙建德;基于增量维纳滤波和空间自适应规整的超分辨率图像复原[J];电子与信息学报;2005年01期 |
9 |
庞亚红,毛幼菊;一种基于凸集投影(POCS)的数字图像超分辨率重建算法[J];计算机工程与应用;2005年04期 |
10 |
丁洪萍,李庆辉,邹文艺;实现横向超分辨率的位相型光瞳滤波器[J];西安电子科技大学学报;2004年03期 |
11 |
沈焕锋,李平湘,张良培;一种基于正则化技术的超分辨影像重建方法[J];中国图象图形学报;2005年04期 |
12 |
张剑,田岩,柳健;一种基于分离思想的超分辨率复原方法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年08期 |
13 |
赵爱峰;;Bayesian框架下单帧非压缩图像超分辨率重建的研究[J];黑龙江科技信息;2007年22期 |
14 |
杨刚;赵红;王苗;刘颖;石强;;一种基于金字塔策略的人脸超分辨率方法[J];河北大学学报(自然科学版);2009年03期 |
15 |
来沛剑;刘辉;康燕妮;朱玉艳;;超分辨率重建在车牌定位中的应用[J];微型机与应用;2009年24期 |
16 |
袁媛;江力;;基于小波变换的图像超分辨率增强算法[J];实验科学与技术;2008年03期 |
17 |
娄帅;丁振良;袁峰;;基于HMRF的自适应超分辨率图像重建算法[J];微计算机信息;2009年03期 |
18 |
贾鑫,郭桂蓉;特征值模糊增强超分辨谱估计算法研究[J];舰船电子对抗;1997年03期 |
19 |
刘志军,丁明跃,周成平,刘买利;基于并行遗传算法的图像超分辨率复原[J];中国图象图形学报;2004年01期 |
20 |
谭兵,徐青,邢帅,耿则勋;小波超分辨率重建算法及其在SPOT影像中的应用[J];测绘学报;2004年03期 |
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