] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[0094] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0095] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[0096] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0097] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0098] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种多帖图像超分辨率重建方法，其特征在于，该方法包括： 根据几何变换计算临时结果； 根据模糊核计算用于构建能量函数的滤波器的传递函数； 使用所述滤波器的传递函数和临时结果构建用于超分辨率重建的能量函数，并采用图 割算法进行极小化求解，即可得到最终的高分辨率图像。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤根据几何变换计算临时结果包括W下子 步骤： 根据公式(1)计算每个高分辨率像素在每帖低分辨率图像中的投影： (1)， 式(1)中，为高分辨率像素在第k帖低分辨率图像中的投影，D为降采样算子，Tk为几何变 换； 选择距离所述低分辨率像素最近的低分辨率像素，并按照公式（2)计算所述低分辨率 像素在重建中的权重：(2), 式(2)中，m为幕指数，d为所述低分辨率像素与低分辨率像素之间的距离；按照公式(2)确定的权重，将挑选出来的低分辨率像素的灰度值加权求和，获得所述临 时结果： (3)， 式(3)中，gk(p/〇为所述低分辨率像素的灰度值。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤根据模糊核计算用于构建能量函数的滤 波器的传递函数包括W下子步骤： 根据3 X 3邻域系统，获取成像系统的模糊核h; 根据所述模糊核h计算h"t、hexp和hzp，其中，所述h"%将所述模糊核h旋转180°得到的 结果，所述h6xp为将所述模糊核h进行扩展后得到的扩展模糊核，所述hzp为将所述模糊核h进 行零填充得到的结果； 利用所述hexp和hzp，按照公式(4 )计算： 名=2仍〇A巧(4), 式(4)中，为模糊核h的中屯、权重； 利用所述和，按照公式巧)计算所述滤波器的传递函数及： 忘=-2/T' +名 (5)。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤使用所得滤波器的传递函数和临时结果 构建用于超分辨率重建的能量函数，并采用图割算法进行极小化求解，即可得到最终的高 分辨率图像包括W下子步骤： 根据公式(6)构造所述能量函数：式(6)中，S为空域系统，是高分辨率像素的集合，N为邻域系统，P和q均为邻域系统中的 高分辨率像素，和分别为高分辨率像素 P和q的灰度值，A为二次项系数，计算公式为 8 _ ^ =之巧2，其中，模糊核h的边缘权重，疋'为所述滤波器的传递函数忘:和临时结果7(f) /=〇 卷积得到的结果，即/p< = ,A为调节前后两项比例的因子，0为阔值； 使用图割算法对所述能量函数极小化，得到最终的高分辨率图像f。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述幕指数m为10。6. -种多帖图像超分辨率重建系统，其特征在于，包括： 临时结果计算模块，用于根据几何变换计算临时结果； 传递函数计算模块，用于根据模糊核计算用于构建能量函数的滤波器的传递函数； 高分辨率图像获取模块，用于使用所述滤波器的传递函数和临时结果构建用于超分辨 率重建的能量函数，并采用图割算法进行极小化求解，即可得到最终的高分辨率图像。7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述临时结果计算模块包括： 投影计算子模块，用于根据公式(7)计算每个高分辨率像素 P在每帖低分辨率图像中的 投影： p"k = DT 呼 （7)， 式(7)中，p"k为高分辨率像素 P在第k帖低分辨率图像中的投影，D为降采样算子，Tk为几 何变换； 权重计算子模块，用于选择距离所述低分辨率像素 P"k最近的低分辨率像素 i/k，并按照 公式(8)计算所述低分辨率像素 i/k在重建中的权重：(8), 式(8)中，m为幕指数，d为所述低分辨率像素 p"k与低分辨率像素 P'k之间的距离； 临时结果计算子模块，用于按照公式(8)确定的权重，将挑选出来的低分辨率像素的灰 度值加权求和，获得所述临时结果：(9), 式(9)中，gk(p/〇为所述低分辨率像素 i/k的灰度值。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传递函数计算模块包括： 模糊核获取子模块，用于根据3 X 3邻域系统，获取成像系统的模糊核h; 中间模糊核计算子模块，用于根据所述模糊核h计算hT°t、hexp和hzp，其中，所述为将 所述模糊核h旋转180°得到的结果，所述hexp为将所述模糊核h进行扩展后得到的扩展模糊 核，所述hzp为将所述模糊核h进行零填充得到的结果； A计算子模块，用于利用所述h6XP和hZP，按照公式(10)计算名： 名= 2fi)〇片巧+y巧 (10), 式(10)中，为模糊核h的中屯、权重； 传递函数计算子模块，用于利用所述h^t和^，按照公式（11)计算所述滤波器的传递函 数忘： S =省。'+名 （11)。9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述高分辨率图像获取模块包括： 能量函数构造子模块，用于根据公式(12)构造所述能量函数：式（12)中，S为空域系统，是高分辨率像素的集合，N为邻域系统，P和q均为邻域系统中 的高分辨率像素，和分别为高分辨率像素 P和q的灰度值，A为二次项系数，计算公式为 8 ^ = S巧2,其中，Wi模糊核h的边缘权重，/p>为所述滤波器的传递函数瓦和临时结果 /=0 巧;?)卷积得到的结果，即/p* =友*7(片M为调节前后两项比例的因子，@为阔值； 图像获取子模块，用于使用图割算法对所述能量函数极小化，得到最终的高分辨率图 像f。10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述幕指数m为10。
【专利摘要】本发明公开了一种多帧图像超分辨率重建方法及其重建系统，涉及图像处理技术领域。该方法包括使用根据几何变换获得的临时结果和根据模糊核获得的滤波器传递函数构造用于超分辨率重建的传递函数，采用图割算法进行极小化求解，即可得到最终的高分辨率图像，使重建效果和重建速度均得到改善。
【IPC分类】G06T3/40
【公开号】CN105513014
【申请号】CN201610049469
【发明人】张东晓, 梁宗旗, 蔡国榕, 吴云东, 陈水利
【申请人】集美大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月21日