[发明专利]一种基于多尺度滤波的超分辨率重建方法

权利要求书

1.一种基于多尺度滤波的超分辨率重建方法，该方法包括步骤：

步骤1，获得N帧图像I，N是大于等于2；

步骤2，从所述多帧图像I中选取一幅参考图像，并参考图像与其它图像之间的运动信息；

步骤3，计算初始高分辨率图像；

步骤4，从当前高分辨率图像中模拟观测得到相同尺度的模糊图像；

步骤5，根据运动信息下采样所述模糊图像得到模拟的低分辨率图像；

步骤6，计算实际观测图像和对应的模拟观测低分辨率图像之间的误差；

步骤7，将所述误差反投影到当前的高分辨率图像中，在反向投影核函数的尺度会随着迭代次数的变化而变化，其中，每一帧所述模拟观测低分辨率图像被分配一个不同尺度的反向投影核函数，所述反向投影核函数的尺度与下采样率和拓展长度有关；

重复步骤4至步骤7，直到图像获得满意的结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中是利用块区域匹配方法获得当前匹配图像与参考图像之间的运动信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2进一步包括：

步骤2.1，从获取的多帧图像中选择任何一帧作为参考图像；

步骤2.2，在参考图像中选择m块固定大小的区域作为匹配的目标位置；

步骤2.3，对当前匹配图像，使用与步骤2.2相同的方法为当前匹配图像选择匹配区域；

步骤2.4，对上述两帧图像利用块匹配方式进行配准，获得相对运动信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1所获取的图像是四维数组I_k,n(x,y)，其中x,y是每个通道的图像的横纵坐标，k是图像的通道信息，n是图像的帧序数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

步骤3进一步包括：计算初始的高分辨率图像此图像是纯黑图像

或者是运动补偿后的多帧图像的一个平均图像

其中p和q代表高分辨率像素的坐标，k是图像通道信息，W所进行的操作是将观测图像放在高分辨率的栅格中，B是一个用于模糊的滤波器，N是图像的帧数；

步骤4，从当前高分辨率图像中模拟观测得到相同尺度的模糊图像，该图像表示为：

其中σ(p,q)为噪声水平，I^psf(p,q)为系统响应函数，这两个参数通过成像设备的参数和成像时所用的一些参数得到，i表示当前的迭代次数，表示第k通道在第i次迭代后的高分辨率图像，是对当前高分辨率图像使用系统响应函数进行模糊和加上噪声σ(p,q)之后得到的模糊图像，*代表卷积运算，第一次迭代的情况下，

步骤5，根据所述运动信息P_k,n并下采样模糊图像得到模拟的低分辨率图像，将当前的模糊后的图像按运动信息P_k,n进行位移和旋转，然后再进行下采样，得到模拟的低分辨率图像

其中，S是下采样矩阵，按照运动信息P_k,n对模糊后的图像进行位移和旋转；

步骤6，计算实际观测图像和对应的模拟观测低分辨率图像之间的误差

步骤7，将误差反投影到当前的高分辨率图像中，在反向投影核函数的尺度会随着迭代次数的变化而变化，

其中，B^bp是反向投影核函数，

令i＝i+1，返回步骤4，重复步骤4至步骤7，直到获得满意的结果。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤2.2，m大于2，m块区域是包含高空间频率的部分。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，块区域通过手动选择或是自动选择。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，自动选择的准则是最大差分和。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤2.3，配准准则是最小绝对误差或最小均方误差。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤5中，下采样率是2～8。