[发明专利]一种图像超分辨率重建方法

权利要求书

1.一种图像超分辨率重建方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将输入的低分辨率的RGB图像转化为YCbCr图像，其中Y是非线性亮度分量，Cb是蓝色色差分量，Cr是红色色差分量；对Cb，Cr利用双线性插值进行超分辨率重建；

(2)将Y分量记为lIm,利用双线性插值进行2倍上采样，得到对应的中等分辨率的图像mIm,同时求解mIm图像的特征图像，得到不同方向和不同阶次的特征图像；

(3)以lIm左上角为起点，依次采样3x3的图像块Y_i，其中每个方向上有1个像素的重复性区域，计算当前块的均值M；

(4)分别从mIm、以及不同方向和不同阶次的特征图像上，提取相应位置上的6x6的图像块并求解其中表示重复性区域上已经重建的高分辨率图像的值，Y_i为3x3的图像块，F^(k)表示第k个线性特征提取算子，用来提取低分辨率图像块相应的特征,F^(k)Y_i表示提取的特征图像块；vec(Z_i)为构造的新向量；

(5)利用已经训练好的字典和求解

其中D表示一维字典；和分别为第k类低分辨率特征图像F^(k)Y的水平和垂直字典；和表示高分辨率图像X的水平和垂直字典；

(6)求解当前块的稀疏系数：

重建相应位置的高分辨率特征图像块其中λ是用来平衡保真度和稀疏度的参数，是第i个高分辨率图像块X_i和低分辨率图像块共享的稀疏系数；

(7)将X_i+M作为相应位置的重建的高分辨率图像块；

(8)判断是否对低分辨率图像都进行了采样和超分辨率重建，如果所有3x3的低分辨率图像块都已完成，则执行步骤(9)，否则执行步骤(3)-(8)；

(9)根据公式(6)求解最终的高分辨率图像X^*：

其中c为参数用来平衡全局和局部的误差；Y为低分辨率图像；S为下采样算子；H为模糊滤波器；X为高分辨率图像；当求解得到B_i后，重建高分辨率图像X₀；

将Y分量超分辨率重建得到的高分辨率图像X^*和对Cb，Cr利用双线性插值得到的超分辨率重建图像组合起来，得到YCbCr空间的高分辨率图像；然后对其进行颜色空间转换，转换到RGB颜色空间，最终得到彩色的超分辨率重建图像。

2.根据权利要求1所述的图像超分辨率重建方法，其特征在于：所述步骤(2)中得到不同方向和不同阶次的特征图像是一阶水平梯度、一阶垂直梯度、二阶水平梯度、二阶垂直梯度，分别为f₁＝[-1 0 1]、f₂＝f₁^T、f₃＝[1 0 -2 0 1]、f₄＝f₃^T，滤波后得到相应的中等分辨率图像的特征图像f₁mIm，f₂mIm,f₃mIm,和f₄mIm。