基于插值和多幀重建的圖像超分辨分析

方永銘

摘 要：基于插值的超分辨重建方法是單幅低分辨率圖像利用相鄰像素間的相關(guān)性來重建一幅高分辨圖像。基于多幀多幀重建的超分辨重建方法是利用多幅圖像間的信息互補(bǔ)來獲得比單幅圖像重建更多的細(xì)節(jié)，它按照特定的退化模型，通過輸入的多幅低分辨圖像估計高分辨圖像。本文主要實現(xiàn)了典型的三種基于插值的超分辨率重建以及基于多幀重建的迭代后向投影法的超分辨重建算法，并對這兩類方法的性能進(jìn)行了比較分析。

關(guān)鍵詞：低分辨率；插值；多幀重建；高分辨率

圖像超分辨率指利用通過算法去改進(jìn)低分辨率圖像，得到高分辨率圖像的過程 [1]。低分辨率圖像在應(yīng)用中，細(xì)節(jié)往往被忽略了，難以提供圖像細(xì)節(jié)，這些被忽視的細(xì)節(jié)在應(yīng)用中卻又關(guān)鍵作用，所以獲得高分辨率的圖像顯得重要。要獲得高分辨率圖像最直接的方式就是采用高分辨率圖像傳感器，由于受到制造工藝和成本的限制，對于要滿足需要而大規(guī)模的部署高分辨率圖像傳感器是很不現(xiàn)實的。因此，現(xiàn)有的設(shè)備的條件下，通過超分辨率技術(shù)獲取HR 圖像越具有現(xiàn)實意義。

1.超分辨重建算法原理

圖像超分辨率處理技術(shù)通常可以分為兩大類：單幀圖像重建（靜態(tài)圖像插值）方法和多幀圖像處理（序列圖像重建）方法。單幀圖像處理實際上就是指通過重建算法對低分辨率圖像提高圖像分辨率，也就是所稱的圖像放大方法。

多幀重建方法是假定超分辨率圖像在適當(dāng)?shù)淖冃巍⑵揭坪妥硬蓸蛹霸肼暩蓴_下，利用多幀 LR 圖像作為數(shù)據(jù)一致性約束，并結(jié)合圖像先驗知識（通常是平滑性等）進(jìn)行求解。……