[发明专利]一种顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法

说明书

本发明提供了一种顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法，包括运动估计及高分影像初始化、超分辨率重建模型构建、计算自适应阀值参数、计算模型参数、计算高分辨率影像、输出高分辨率影像。本发明首先从正则化超分辨率重建模型出发，研究运动估计误差存在的前提下，引入稳健估计，自适应的减少含有运动估计误差的低分辨率影像在重建过程中的贡献量，从而削弱运动估计误差对重建结果的影响；从稳健估计的角度分析了基于L1范数和L2范数的保真项对于运动估计误差的鲁棒性，提出基于稳健估计的双边滤波超分辨率重建方法，实现了在运动估计误差存在的情况下稳健的超分辨率重建，并实验验证了方法的有效性，因此可实现运动场景中高精度的影像。

技术领域

本发明涉及运动场景超分辨率重建的技术领域，尤其涉及一种顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法。

背景技术

近年来随着航天航空领域的不断发展，卫星视频数据开始进入人们的视野，视频卫星成为近年来国内外研究的又一热点。视频卫星能够以视频的形式拍摄地球上地物的动态信息，适用于各种动态目标的监测。但目前视频卫星的分辨率不高，一般采用超分辨率重建的方法提高视频质量，对于多帧超分重建运动估计是一个关键问题，运动估计不准会导致重建后的运动物体存在“振铃”或“拖尾”等现象，影响动态目标的分辨率，因此，需要发明一种对运动估计误差鲁棒性好的超分辨率重建方法。

在运动估计方法精度确定的前提下，在目前的超分重建模型中，提高运动估计误差鲁棒性的主要的解决方案有，①直接改进运动估计方法提高精度(参考：Baboulaz L,Dragotti P L.Exact feature extraction using finite rate of innovationprinciples with an application to image super-resolution.IEEE Transactions onImage Processing,2009,18(2):281-298.)，但该方法复杂度较高；②运动估计与超分重建联合估计法(参考：Shen H F,Zhang L P,Huang B,Li P X.A map approach or jointmotion estimation,segmentation,and super resolution.IEEE Transactions onImage Processing,2007,16(2):479-490.)，在重建模型求解迭代过程中同时对运动估计结果进行更新，具有迭代调整的优势，但效率不高；③分块运动估计并重建的方法(参考：SuH,Tang L,Wu Y,Tretter D,Zhou J.Spatially adaptive block-based super-resolution.IEEE Transactions on Image Processing,2012,21(3):1031-1045.)，先对高分辨率图像平面进行自适应分块，将运动匹配精度、图像纹理情况等信息作为区块特征，应用机器学习的方法为不同的区域选择不同的传统超分辨率算法，算法较为复杂，运动幅度差异较大地物效果欠佳。在目前的这些超分辨率重建模型中，最大后验估计法(Maximuma posterior，MAP)(Schultz R R,Stevenson R L.Extraction of high-resolutionframes from video sequences[J].Image Processing,IEEE Transactions on,1996,5(6):996-1011.)能够通过加入先验约束项改善重建的效果，但该方法保真项固定，不能自适应的选择保真项。

总结上述方法，目前在含有运动估计误差的前提下，一般的重建方法都存在“振铃”或“拖尾”现象，对运动估计敏感，MAP估计虽然能够加入先验约束改善重建质量，但是不能根据图像内容自适应的选择保真项。因此，迫切需要一个能够在重建模型中进一步处理运动估计残余误差的超分辨率重建算法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法，基于稳健估计的双边滤波超分辨率重建方法，实现了在运动估计误差存在的情况下稳健的超分辨率重建。