视频图像超分辨率重建算法研究

【摘要】超分辨率重建（SuperResolutionReconstruction，SRR）技术是指利用非冗余的低分辨率图像序列通过一定算法融合成一幅高分辨率图像的过程。该项技术的本质是利用时间带宽换取空间分辨率。与传统插值方法相比，超分辨率重建技术能够获得细节信息更加丰富的清晰图像。无论是在视频监控、医疗诊断、遥感成像等民用领域还是在制导、网络传输、军事预警等军事领域，该项技术都起到重要作用。本文主要对超分辨率重建技术的关键环节进行研究，主要内容包括以下三个部分：1）序列图像配准一直是超分辨率重建的关键，配准速度与精度直接影响算法好坏与重建图像的质量。为了提高序列图像配准速度，本文重点研究了基于特征点的运动估计算法，提出一种基于VP-Tree数据索引的SURF特征匹配算法。在提取图像SURF特征之后，对得到的特征向量首先建立VP-Tree数据索引，之后按照预定搜索策略进行相似点对搜索从而完成配准。该研究解决了序列图像快速配准的问题，为后续基于重建的算法研究奠定基础。2）针对视频图像运动区域的重建问题，本文在分析非局部均值超分辨率重建算法的优缺点后，提出一种自适应非局部均值超分辨率重建算法。算法首先采用运动检测算法区分出视频的运动及静止区域。对于处于运动区域的像素，减小构成搜索域的图像帧数并且减小用于计算权重的图像块的尺寸。由于改进算法对静止区域及运动区域像素区别对待，因此有效改善了视频运动区域的重建效果，提高了运动区域重构图像的平滑度，减少了“块效应”。3）当获取视频过程中遇到外界光照变化、相机自动调节等因素时，难免造成视频序列曝光量变化，导致图像光度不均匀。当光度在帧间变化（即帧内光度均匀、但是每幅图像光度均不相等）时，本文在进行几何配准后首先建立仿射光度配准模型，其次采用传统MAP算法进行重建；当光度在帧内变化（即图像中存在局部曝光过度或局部曝光不足的区域）时，在进行几何配准之后，首先基于直方图计算光度函数，其次采用双边正则化MAP算法进行重建。实验表明，两种算法都能在重建高分辨率图像的同时消除光度差异，取得良好的重建效果。
【作者】贾苏娟；
【导师】韩广良；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】超分辨率重建；运动估计；VP-Tree；非局部均值；光度非均匀；HOG；MAP；双边正则化；

【参考文献】
[1]蔡锋.我国大学院级学术委员会组织建设研究[D].扬州大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[2]程艳艳.白藜芦醇对砷致猫器官损伤的保护作用研究[D].东北农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[3]王盼.hUCMSCs与VEGF联合移植对脑缺血大鼠脑损伤修复的实验研究[D].辽宁医学院,人体解剖与组织胚胎学,2012,硕士.
[4]陈然.社区高学历创业者困境的社会工作介入[D].南京农业大学,社会工作,2013,硕士.
[5]冮鹏,安娜.提升高校社会主义核心价值观教育实效的路径探讨[J].湖北函授大学学报,2015,07:13-14.
[6]李存超.电子商务平台服务质量对品牌资产的影响机理研究[D].山东大学,企业管理,2014,博士.
[7]黄金利.空间变厚齿轮副加工方法的研究[D].哈尔滨工业大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[8]曹蕾.小家电制造企业一线员工离职意向的内部影响因素分析[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[9]李进.巴渝古镇聚居文化研究[D].重庆大学,2003.
[10]朱云枫.基于267家中小企业信贷融资数据的信息不对称研究[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[11]张璐岩.TD-LTE终端综测仪非信令校准及自环检测测量项设计与实现[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[12]赵建勇,卢慧芬,潘再平.“电气装备控制”创新性实验平台构建[J].实验技术与管理,2014,05:80-83.
[13]刘啸宇.石墨烯基和氧化锌基多层薄膜的气相沉积法制备及性能研究[D].吉林大学,2014.
[14]朱生旺.f-x,y域三维道内插[J].石油地球物理勘探,1997,01:117-123+154.
[15]肖强.无锡市城市社区扁平化管理研究[D].南京理工大学,公共管理,2013,硕士.
[16]夏平.面向危险品运输的交通拥挤检测与预测研究[D].大连海事大学,工业工程,2014,硕士.
[17]柳会.应用技术类高校学生的专业满意与职业选择研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[18]田彦龙.奥氏体不锈钢高温变形过程中颈缩机制的研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[19]闫俊芳.声光调制光纤传感系统的信号解调研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[20]钟坚.中小微企业成长瓶颈的要因分析[D].华中科技大学,工商管理,2013,硕士.
[21]刘淼.高校学习型党组织建设的路径研究[D].渤海大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2013,硕士.
[22]王洪波.基于改进型生态足迹模型的北京市生态足迹分析与评价[D].首都经济贸易大学,区域经济学,2013,硕士.
[23]郭蕊.轮式拖拉机多段液压机械无级变速器的建模和控制仿真[D].河南科技大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[24]邵程平.“新农保”试点地区财政支出困境及解决路径[D].华中师范大学,行政管理（专业学位）,2012,硕士.
[25]白麟.急性胆源性胰腺炎快速康复治疗探讨—附62例病例分析[D].吉林大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[26]王丰贵.因特网环境下分布式监测系统关键技术研究及应用[D].吉林大学,2009.
[27]赖胜军.广州北部贫困山区村级治理现状及发展探讨[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[28]李涛.基于WSN的智能气象传感器设计及应用[D].苏州大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[29]李丞.MPLS VPN技术在电力综合数据网中的应用[D].吉林大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[30]林雪.鲐鱼流化冰保鲜技术研究[D].浙江海洋学院,海洋生物学,2014,硕士.
[31]马宗燕.过渡金属催化剂的制备及其在碳—碳偶联反应中的应用[D].兰州大学,物理化学,2013,硕士.
[32]郑茂然,陈建玉,吴崇昊.电刷接触不良对发电机旋转励磁回路接地保护性能的影响[J].电力系统自动化,2007,20:94-97.
[33]潘佳佳.电视新闻节目叙事的主观性研究[D].扬州大学,教育技术学,2012,硕士.
[34]黎昱,黄席樾,周欣.基于免疫聚类与HMM的时序信息系统决策[J].信息与控制,2003,05:385-390.
[35]刘佳莹.基层公务员绩效考核研究[D].吉林财经大学,行政管理学,2014,硕士.
[36]陈宏亮.基于低影响开发的城市道路雨水系统衔接关系研究[D].北京建筑大学,环境工程,2013,硕士.
[37]白冰,张鹏远,宋晓明,郭志光,陈星欣.渗透作用下多孔介质中悬浮颗粒的迁移过程研究[J].岩土工程学报.
[38]宋执翔.正义与善治：亚里士多德政治哲学研究[D].安徽大学,外国哲学,2013,硕士.
[39]张雷杰.基于PCI总线的高速数据采集卡的研制[D].西北工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[40]周翔.剖宫产术母体吸入不同浓度氧对母婴脂质过氧化反应的影响[D].山西医科大学,麻醉学（专业学位）,2013,硕士.
[41]贺正全.砖混结构墙体裂缝加固试验研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[42]孟焕平.两台生活泵交替运行互为备用的控制电路探讨[J].中外建筑.2002(06)
[43]盛凯旋,徐宇曦,李春,石高全.化学还原氧化石墨烯制备高性能石墨烯自组装水凝胶(英文)[J].新型炭材料,2011,01:9-15.
[44]包玉花.20世纪下半叶“运动”社会中的个人选择[D].内蒙古大学,民族学,2014,硕士.
[45]胡国清.浅析与传统雷击电流流向理论的分歧[J].电工技术杂志.2004(05)
[46]孙明轩.初态学习下的迭代学习控制[J].控制与决策,2007,08:848-852.
[47]贺莉.循环经济视野下我国城市生活垃圾处置的法律规制[D].山西财经大学,环境与资源保护法,2014,硕士.
[48]王喜瑞.电子政务与地理信息系统[J].三晋测绘,2003,03:7-8+21.
[49]吴静宜.关于企业信息化水平测度的探讨[J].信息技术,2001,06:1-4.
[50]颜雪寅.公共化的建筑外部空间城市设计导则研究[D].北京建筑大学,建筑学,2013,硕士.