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图像超分辨率及相关知识 简介

图像分辨率指图像中存储的信息量,是每英寸图像内有多少个像素点,分辨率的单位为PPI(Pixels Per Inch),通常叫做像素每英寸。一般情况下,图像分辨率越高,图像中包含的细节就越多,信息量也越大。图像分辨率分为空间分辨率和时间分辨率。通常,分辨率被表示成每一个方向上的像素数量,例如64*64的二维图像。但分辨率的高低其实并不等同于像素数量的多少,例如一个通过插值放大了5倍的图像并不表示它包含的细节增加了多少。图像超分辨率重建关注的是恢复图像中丢失的细节,即高频信息。 在大量的电子图像应用领域,人们经常期望得到高分辨率(简称HR)图像。但由于设备、传感器等原因,我们得到的图像往往是低分辨率图像(LR)。 增加空间分辨率最直接的解决方法就是通过传感器制造技术减少像素尺寸(例如增加每单元面积的像素数量);另外一个增加空间分辨率的方法是增加芯片的尺寸,从而增加图像的容量。因为很难提高大容量的偶合转换率,所以这种方法一般不认为是有效的,因此,引出了图像超分辨率技术。

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图像超分辨率重建算法,让模糊图像变清晰(附数据和代码)

图像分辨率是一组用于评估图像中蕴含细节信息丰富程度的性能参数,包括时间分辨率、空间分辨率及色阶分辨率等,体现了成像系统实际所能反映物体细节信息的能力。相较于低分辨率图像,高分辨率图像通常包含更大的像素密度、更丰富的纹理细节及更高的可信赖度。但在实际上情况中,受采集设备与环境、网络传输介质与带宽、图像退化模型本身等诸多因素的约束,我们通常并不能直接得到具有边缘锐化、无成块模糊的理想高分辨率图像。提升图像分辨率的最直接的做法是对采集系统中的光学硬件进行改进,但是由于制造工艺难以大幅改进并且制造成本十分高昂,因此物理上解决图像低分辨率问题往往代价太大。由此,从软件和算法的角度着手,实现图像超分辨率重建的技术成为了图像处理和计算机视觉等多个领域的热点研究课题。

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单幅图像超分辨率重建(图像超分)

图像超分辨率重建技术就是利用一组低质量、低分辨率图像(或运动序列)来产生单幅高质量、高分辨率图像。图像超分辨率重建应用领域及其宽广,在军事,医学,公共安全,计算机视觉等方面都存在着重要的应用前景。在计算机视觉领域,图像超分辨率重建技术有可能使图像实现从检出水平(detection level)向识别水平(recognition level)的转化,或更进一步实现向细辨水平(identification level)的转化。图像超分辨率重建技术可以提高图像的识别能力和识别精度。图像超分辨率重建技术可以实现目标物的专注分析,从而可以获取感兴趣区域更高空间分辨率的图像,而不必直接采用数据量巨大的高空间分辨率图像的配置。[1]

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基于深度卷积神经网络的图像超分辨率重建(SRCNN)学习笔记

目前,单幅图像的超分辨率重建大多都是基于样本学习的,如稀疏编码就是典型的方法之一。这种方法一般先对图像进行特征提取,然后编码成一个低分辨率字典,稀疏系数传到高分辨率字典中重建高分辨率部分,然后将这些部分汇聚作为输出。以往的SR方法都关注学习和优化字典或者建立模型,很少去优化或者考虑统一的优化框架。 为了解决上述问题,本文中提出了一种深度卷积神经网络(SRCNN),即一种LR到HR的端对端映射,具有如下性质: ①结构简单,与其他现有方法相比具有优越的正确性,对比结果如下: ②滤波器和层的数量适中,即使在CPU上运行速度也比较快,因为它是一个前馈网络,而且在使用时不用管优化问题; ③实验证明,该网络的复原质量可以在大的数据集或者大的模型中进一步提高。 本文的主要贡献: (1)我们提出了一个卷积神经网络用于图像超分辨率重建,这个网络直接学习LR到HR图像之间端对端映射,几乎没有优化后的前后期处理。 (2)将深度学习的SR方法与基于传统的稀疏编码相结合,为网络结构的设计提供指导。 (3)深度学习在超分辨率问题上能取得较好的质量和速度。 图1展示了本文中的方法与其他方法的对比结果:

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