[发明专利]一种改进的基于POCS的高光谱图像超分辨率重建方法

权利要求书

1.一种改进的基于POCS的高光谱图像超分辨率重建方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：从序列低分辨率的高光谱图像中选取某个波段的灰度图像，得到此波段的序列低分辨率灰度图像；

S2：随机选取序列低分辨率灰度图像中的任意一幅并通过双三次插值方式对其进行插值处理得到初始参考帧；

S3：计算图像的梯度图、并对其进行高斯滤波处理，根据梯度图获取松弛算子，将松弛算子加入到投影公式中得到改进的投影公式；

S4：从剩余的低分辨率图像中选取一幅、通过运动估计找到低分辨率图像上的像素点在初始参考帧上的对应位置；

S5：采用点扩散函数PSF模拟退化过程，将初始参考帧图像缩小到与低分辨率图像相同的尺寸，再获取退化图像与原始低分辨率图像的残差，根据残差并利用改进的投影公式对初始参考帧修正优化该波段的初始参考帧；

S6：判断序列低分辨率图像是否全部被用来优化初始参考帧，若是，则进入S7，若否，则返回S4；

S7：求本次迭代重建的高分辨率图像和上次迭代重建的高分辨率图像的均方误差，将该均方误差与设定阈值进行比较，若均方误差小于此设定阈值，则进入S8，若大于此设定阈值，则返回S4；

S8：重复S1至S7，直到高光谱图像所有波段的灰度图像均被重建。

2.根据权利要求1所述的改进的基于POCS的高光谱图像超分辨率重建方法，其特征还在于：S2中具体采用如下方式：

S21：根据原图像A与放大图像B的倍数k计算放大图像中的点(X,Y)在原图像中的对应位置(x+u,y+v)；

S22：在原图像中找到与(x+u,y+v)距离最近的16个像素点；

S23：根据双三次插值基函数计算该16个像素点的水平权重与垂直权重，双三次插值基函数计算公式如下：

S24：将16个像素点的像素值结合其水平与垂直权重进行加权叠加，得到放大图像中的点(X,Y)的像素值，计算公式如下：

。

3.根据权利要求1所述的一种改进的基于POCS的高光谱图像超分辨率重建方法，其特征还在于：S3中具体采用如下方式：

S31：根据以下公式求出当前像素点在各个方向上的加权梯度值：

S32：再以下式计算图像中每个像素总的加权梯度，得到具有自适应区域修正特性的图像梯度图：

S33：对得到的梯度图进行一次高斯滤波处理以去除噪声；

S34：根据上述所得的梯度图获取松弛算子：

S35：以残差r^(y)与噪声系数δ₀的相对大小为准则，将残差与噪声系数作差，并将PSF模板h做归一化处理，结合松弛算子λ对初始参考帧x中的每一个像素点进行自适应修正，该过程以改进的投影公式表示为：

。

4.根据权利要求1所述的一种改进的基于POCS的高光谱图像超分辨率重建方法，其特征还在于：S7中具体采用如下方式：

根据下式计算前后两次迭代重建图像的均方误差：

判断均方误差与所设阈值的相对大小，若均方误差小，则退出迭代，反之，则返回S4。