基于正则化稀疏表示的图像超分辨率算法
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朱波(1980-),男,陕西西安人,工程师,主要研究方向为 图像探测器开发应用与图像处理.

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国家自然科学基金(90920301)和陕西省教育厅科研计划(2013JK1057)资助项目 , 李华3, 高伟1, 宋宗玺1 (1.中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119; 2.西安交通大学 西安光学精密机械研究所空间视觉联合实验室,陕西 西安 710049; 3.商洛学院,陕西 商洛 726000)


Super-resolution image reconstruction algorithm via regularized sparse representation
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    摘要:

    为了从单幅低分辨率(LR)图像恢复出高分辨率(H R)图像,提出了一种应用正则化稀疏表示和基于机器学习 的超分辨率(SR)图像恢复算法。构造了一种基于稀疏表示的SR凸变模型,为了提高 恢复效果,针对模型 提出了两种稀疏正则化约束条件,一是将分类效果更好的图表拉普拉斯作为正则化约束条件 ,从而找到与 输入LR图像块在结构上最接近的学习样本;另一种是针对冗余的学习样本进行约 束,保证了图像边 缘的锐利。将输入的每一块LR图像应用正则化稀疏表示,经过学习得到与之对应的HR图像块 , 最终得到整幅HR图像。试验结果表明,算法恢复出的HR图像峰值信噪比(PSNR )值较双三次插值算法最高提升约2dB,主观目视清晰、边缘锐利。

    Abstract:

    In order to produce a higher resolution image from a low-resolution o ne,a machine learning super-resolution image reconstruction method via regularized sparse representat ion is presented.A convex variational model is proposed for image super-resolution with sparse representa tion regularization.We further introduce two adaptive regularization terms into the sparse representation frame work to improve the processing effect.Firstly,the Graph Laplacian based image clustering model which takes the local manifold structure into account to a given patch is selected to regularize the image local structures. Secondly,the image nonlocal self-similarity is introduced as another regularization term,which improves th e quality of reconstructed images. Therefore,the sparse representation of a low-resolution image patch can be app lied with the high-resolution image patch dictionary to generate a high-resolution image patch,and then,the high -resolution image is obtained.Experimental results proved that the proposed alg orithm outperforms some state-of-the-art super-resolution methods both in pe ak signal-to-noise ratio (PSNR) measure and visual qua lity.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

朱波,李华,高伟,宋宗玺.基于正则化稀疏表示的图像超分辨率算法[J].光电子激光,2013,(10):2024~2030

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  • 收稿日期:2013-01-25
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