基于改進(jìn)稀疏編碼的雙層超分辨率重建.pdf

1、基于改進(jìn)稀疏編碼的雙層超分辨率重建重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：潘飛宇指導(dǎo)教師：龔衛(wèi)國(guó)教授專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科門(mén)類：工學(xué)重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要高分辨率圖像在醫(yī)學(xué)診斷、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)控等在實(shí)際應(yīng)用中有著重大的意義。然而通過(guò)改進(jìn)成像系統(tǒng)硬件來(lái)提高圖像分辨率的辦法代價(jià)高昂，而且需要解決一些成像過(guò)程中的技術(shù)難題。圖像超分辨率主要是通過(guò)各種計(jì)算機(jī)算法，利用觀測(cè)到的低分辨率圖像重構(gòu)高分

2、辨率圖像。它解決了提升硬件獲得高分辨率圖像帶來(lái)的工藝?yán)щy、成本高等問(wèn)題，以其高質(zhì)量的重建結(jié)果和低廉的成本，引起圖像處理領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)自然圖像超分辨重建技術(shù)進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)基于稀疏表示的超分辨率重建算法的深入分析，提出基于改進(jìn)稀疏編碼的雙層超分辨率重建算法，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)比論證。最后為了進(jìn)一步提高重建圖像質(zhì)量，本文針對(duì)基于稀疏表示重建算法中的后處理模型進(jìn)行改進(jìn)，提出一種全局和局部約束結(jié)合的后處理模型。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：(

3、1)對(duì)超分辨率技術(shù)產(chǎn)生的背景、基本概念、意義以及其應(yīng)用前景進(jìn)行介紹，深入分析圖像的退化過(guò)程，并用數(shù)學(xué)方法對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行分析描述，建立圖像退化的數(shù)學(xué)模型。然后分析圖像超分辨率技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)三類超分辨率重建算法中比較經(jīng)典和代表性的算法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹、總結(jié)，介紹了課題研究的難點(diǎn)，為之后的研究打下基礎(chǔ)。最后對(duì)超分辨率重建圖像的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行介紹和分析。(2)對(duì)信號(hào)與圖像稀疏表示的原理做了詳細(xì)闡述，介紹壓縮感知理論中三種稀疏表示方法，并對(duì)其

4、中基于過(guò)完備字典稀疏表示方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。然后詳細(xì)介紹了基于這種稀疏表示模型的重建算法原理，包括稀疏表示重建的約束條件，稀疏表示重建算法以及字典訓(xùn)練算法。(3)對(duì)基于稀疏表示的超分辨率重建算法進(jìn)行了深入研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于改進(jìn)稀疏編碼的雙層超分辨率重建算法。在所提算法中，首先針對(duì)傳統(tǒng)的稀疏編碼方法易導(dǎo)致重建圖像中出現(xiàn)不正確幾何結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，提出同時(shí)考慮字典非相關(guān)性和稀疏系數(shù)自相似性的稀疏編碼方法。然后，為了緩解在稀疏編碼方法中引入非