[发明专利]单张图像超分辨率重建系统及方法

权利要求书

1.一种单张图像超分辨率重建方法，其特征在于：包括如下步骤：

采用嵌入网络通过两个卷积层从原始的低分辨率图像中提取特征；

两个级联的细提取块通过粗到细的方法由低分辨率特征重建高分辨率残差特征；

重建的高分辨率残差特征被送到重建网络通过反卷积操作得到残差图像；

将上采样的低分辨率图像与高分辨率残差图像相加，得到最终重建的高分辨率图像；

级联的细提取块由七个卷积层构成，前六个卷积层通过不同数量大小为的卷积核来提取粗到细的特征，第七个卷积层使用64个大小为的卷积核来去除冗余的信息；

对于两个级联的细提取块的过程表示为：

L₃＝F₁(L₂),L₄＝F₂(L₃)

其中F₁,F₂分别代表第一个细提取块和第二个细提取块的映射函数；L₃,L₄分别为第一个细提取块和第二个细提取块得到的特征图；对于每一个细提取块；它由六个3×3的卷积层和一个1×1的卷积层构成；在细提取块中，假设每一层输出的特征图的维度为m_i(i＝1,...,7)，于是有：

m₁-m₂＝m₃-m₁＝m₄-m₅＝m₆-m₄

其中m₃＝m₄；记第三个卷积层的输出为O₃；划分出O₃特征图的维与嵌入网络第二个卷积层输出的特征图融合在一起，该过程表示为：

T₁＝C(S(O₃,1/p),L₂)

其中S为划分操作，C为融合操作，p为划分因子；划分之后，剩余的部分接着进行卷积操作；记第六个卷积层的输出为O₆，将前面融合的结果与第六层的输出相加，该过程表示为：

T₂＝O₆+T₁

接着，通过一个1×1的卷积层去除冗余的信息从而获得了L₃：

L₃＝f^k(T₂),k＝1,2,

其中f¹,f²分别是第一个细提取块和第二个细提取块中1×1卷积层的特征提取函数；

在嵌入网络中，使用了两个卷积层，第一个卷积层使用了256个大小为3×3的卷积核从原始的低分辨率图像中提取特征；第二个卷积层的结果要和细提取块的结果相加，第二个卷积层中使用64个大小为3×3的卷积核；

分别定义嵌入网络的输入图像为x，嵌入网络的输出图像为y；对于嵌入网络，两个卷积层用来从原始的低分辨率图像中提取更多特征，该过程可以表示为：

L₁＝f₁(x),L₂＝f₂(L₁)

其中，f₁,f₂为特征提取函数，L₁,L₂分别为第一个卷积层和第二个卷积层提取的特征。

2.根据权利要求1所述的单张图像超分辨率重建方法，其特征在于：反卷积操作被用来恢复特征并获得残差图像；该过程为：

D₁＝R₁(L₃),D₂＝R₂(L₄)

其中R₁,R₂为反卷积操作，D₁,D₂是重建网络的输出。