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专利号: 201611137445X
申请人: 浙江师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-08-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种图像处理中的超分辨率处理方法,用于把低分辨率图像转换为高分辨率的图像,其特征在于:其对输入的训练图像的离线处理包括以下步骤,以产生供在线过程使用的训练集合,A1)对输入的高分辨率的图像进行滤波和下采样的过程,以模拟图像从高分辨率图像降质到低分辨率图像的过程;

A2)提取此低分辨率图像中的图像块Xi和与此对应的高分辨率图像中的图像块Yi,初始时i=1;

A3)对提取的低分辨率的3维图像块Xi中的红色、绿色、和蓝色的分量的2维的图像块分别进行二维的离散余弦的变换,产生DCT系数XTir,A4)设计和2维DCT块一样大的非一致因子的二维数组Q,使低频的DCT系数对应较大的因子,高频的DCT系数对应较小的因子;

A5)把DCT系数和其对应的因子进行相乘的操作,得到数组 即

这里X(m,n)表示数组X的第(m,n)个元素,1≤m≤M,1≤n≤N,M×N是低分辨率图像块的大小;

A6)对A5)中所得到的3个2维的块,进行3维的DCT变换,即有

这里,XTQTi是第i块变换后的结果,1≤m≤M,1≤n≤N,M×N是低分辨率图像块的大小,并在训练集合中存储对此低分辨率块所进行以上操作所得到的3维的DCT系数XTQT(m,n,k),1≤m≤M,1≤n≤N,k=1,2,或3,这里M×N是低分辨率图像块的大小,k=1时表示红色,k=2时表示绿色,k=3时表示蓝色;

A7)对以上A2)中提取的低分辨率块Xi进行双立方插值得到一高分辨率块 在训练集合中存储A2)中提取的高分辨率块Yi和以上高分辨率块之间的差值 即对第i块,存储在训练集合中的第i条信息为X(i),XTQT(i)和D(i),其中X(i)=Xi,XTQT(i)=XTQTi,D(i)=Di;

A8)跳到A2)提取下一对图像块,i=i+1,以在训练集合中继续存储A6)和A7)步骤得到的信息,直到遍历图像中所有的图像块;

A9)跳到A1),i=i+1,从下一幅训练图像中提取和存储信息;

A10)按照对低分辨率的图像块提取的信息XTQTi进行改进的k-均值的分类,以把相似的图 像块聚为一类 ,这里在计算块与块之间的相似度时采取的 指标 为:分类方法中将进行两个

层次的分类,在第一个层次上根据A10)中MS的指标把指标值相近的训练集合中的记录分为一类,在第一个层次上将把所有记录分为K1个类,然后对每个第一层次上的每类中的集合,继续进行第二层次的分类,把第一层次上的每个类继续分为K2个类,这种多层次的分类方法,可以加快本方法的在线过程对训练集合搜索的速度;

在对要放大的低分辨率图像所进行的在线放大的过程包括如下步骤,

B1)提取要放大的低分辨率的图像中的第j个图像块Xj,初始时j=1;

B2)对此图像块Xj进行以上A3)到A6)的步骤的处理,得到3维的数组XTQTj;

B3)对低分辨率的图像块Xj进行双立方插值得到高分辨率的图像块

B4)在训练集合中进行搜索的过程,此过程对在离线过程中所得到的训练集合中进行搜索,提取训练集合中的第q条信息,得到在A7)步骤存储的第q个XTQT(q)和D(q),然后得到和此D(q)所对应的高分辨率的图像块 计算高分辨率的图像块DHq和已放大图像上重叠区域内的绝对匹配差值,即

这里,fH(i,j,k)表示已放大图像在坐标(i,j)处,颜色为k上的像素值,k=1、2、3分别表示红色、绿色、蓝色,(m0,n0)表示要放大的图像块在高分辨率的图像的左上角的坐标,Ωj表示当前放大块和已放大区域重叠的像素集合,有Ωj={(m,n)|1≤m≤Mj,1≤n≤Nj},其中Mj和Nj分别表示所重叠的行数和列数,在训练集合中对当前放大块寻找使如下匹配准则最小的K个图像块,MSLH(Xj,X(q))=MS(XTQTj,XTQT(q))+λ*MHq其中,MS(Xi1,Xi2)的定义见以上步骤A10),XTQTj由以上步骤B2)得到,X(q)为以上步骤A7)中所存储的训练集合中第q个低分辨率的图像块,XTQT(q)为从此训练集合中提取的当前第q个低分辨率块所对应的XTQT数组,MHq的计算如上所示,λ为一平衡因子,平衡着匹配准则中低分辨率上特征的绝对匹配差值MS(XTQTj,XTQT(q))和高分辨率上和已放大区域绝对匹配差值MHq的重要性;

B5)对所得到的匹配准则MSLH最小的训练集合中K条信息的索引o1,o2,...,oK,淘汰使MSLH值大于R的索引,R为预先所设定的门限值,然后,如果所有的索引都被淘汰,则保留使MSLH值最小的索引,否则,保留MSLH值小于R的索引r1,r2,...,rP,B6)对当前低分辨率的图像块,利用在训练集合中找到的匹配信息,重建高分辨率的图像块,B7)利用重建的高分辨率的图像块填充已放大图像上所对应的像素值,

B8)跳到步骤B1),j=j+1,对低分辨率图像中下一低分辨率块进行放大,直到低分辨率图像上所有的图像块都被放大得到高分辨率的整幅图像为止。

2.如上权利要求1所述的一种图像处理中的超分辨率处理方法,其特征在于,在此首先搜索第1层次每类的中心和当前要放大图像块之间的匹配准则MSLH的值,然后选择使此匹配准则最小的一类的中心,并在第1层次中选择此类,接着在此类中搜索此类下第2层次中每类的中心和当前要放大图像块之间的匹配准则MSLH的值,并选项使此匹配准则最小的第

2层次中的一类的中心,选择第2层次中的此类,并只遍历搜索训练集合中此类中的记录信息,这样可以有效地减少方法的计算量。

3.如以上权利要求1所述的一种图像处理中的超分辨率处理方法,其特征在于,步骤B4)中平衡因子的设定方法,以上低分辨率块中有M×N个像素,如果高分辨率图像上的放大块和图像的重叠区域有OV个像素,则在本方法中设置

4.如以上权利要求1所述的一种图像处理中的超分辨率处理方法,其特征在于,步骤B6)中所述的重建高分辨率的图像块的方法,对以上步骤B5)中保留的MSLH值小于R的在训练集合中的索引r1,r2,...,rP,定义 和 则放大块在本方法中为 其中D(rq)为训练集合中的第l=rq条记录中所提

取的三维数组D(l)。