[发明专利]一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法，该方法包括步骤：获得M帧实际观测图像；计算初始的高分辨率图像；根据实际观测图像及初始高分辨率图像，得到第t+1次迭代的高分辨率图像；对高分辨率图像进行模拟观测，获得相应的模拟观测低分辨率图像，计算t+1次迭代的实际观测图像与模拟观测低分辨率图像之间的误差；反向投影误差或者实际观测图像到高分辨率图像中；结果满意后停止迭代。该方法可以有效地减少“振铃”伪影的累积效应，使得重建的高分辨率图像有更好的质量和视觉体验。还公开了一种基于半误差反向投影的超分辨率重建装置。

主权项

1.一种基于半误差反向投影的超分辨率重建方法，其特征在于，该方法包括步骤：步骤1，获得M帧实际观测图像X_rl，M大于等于2，所述图像存储在一个四维数组中X_lr(i,j,k,m)，其中i,j分别是所述实际观测图像的像素值的横纵坐标，k是图像的通道信息，m是图像的帧数；步骤2，根据步骤1获取的图像，选取其中一帧作为参考图像X_ref，并获取参考图像X_ref与当前图像X_m之间的相对位移信息D_m(i,j,k)，其中m＝1,2,…,M且X_ref≠X_m；步骤3，计算初始的高分辨率图像Y_hr,0；步骤4，对高分辨率图像进行模拟观测，获得相应的模拟观测低分辨率图像，该步骤进一步包括：用t+1表示迭代次数，第一次迭代t＝0，经过第t+1次迭代的模糊的高分辨率图像Y_lhr,t+1(p,q,k)为：Y_lhr,t+1(p,q,k)＝Y_hr,t(p,q,k)*X_psf(p,q,k)+ε(p,q,k)其中p,q分别是高分辨率图像像素值的横纵坐标，即像素的位置信息，其值为图像横纵坐标的像素序号，X_psf(p,q,k)是系统的点扩展函数，ε(p,q,k)是成像过程中的噪声，Y_hr,t(p,q,k)是第t次迭代的高分辨率图像，然后进行下采样S(i,j,p,q,k)，得到模拟观测低分辨率图像X_sl,t+1(i,j,k)，X_sl,t+1(i,j,k)＝S(i,j,p,q,k)Y_lhr,t+1(p,q,k)，步骤5，先根据步骤2中获得的相对位移信息D_m(i,j,k)，对模拟观测低分辨率图像X_sl,t+1(i,j,k)进行平移和旋转，然后计算t+1次迭代后，实际观测图像X_rl(i,j,k)与模拟观测低分辨率图像之间的误差X_diff,t+1(i,j,k)：X_diff,t+1(i,j,k)＝X_rl(i,j,k)‑D_m(i,j,k)X_sl,t+1(i,j,k)；步骤6，反向投影误差或者实际观测图像X_rl到高分辨率图像Y_hr中：Y_hr,t+1(p,q,k)＝Y_hr,t(p,q,k)+W(p,q,k)B(p,q,k)S′(p,q,i,j,k)X_LowR,t+1(i,j,k)其中，Y_hr,t+1(p,q,k)是第t+1次迭代的高分辨率图像，S′(p,q,i,j,k)是运动补偿函数，B(p,q,k)是反向投影核函数，W(p,q,k)是一个系数矩阵，用于控制投影后的高分辨率时的幅度，X_LowR,t+1(i,j,k)是实际观测图像X_rl(i,j,k)或者X_diff,t+1(i,j,k)，迭代次数是m时，投影误差；迭代次数是 n时，投影实际观测图像，m和n大于等于1，m不等于n；步骤7，令t＝t+1，重复步骤4至步骤6，直到获得满意的结果。