1.一种单图像超分辨率重建方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)对原始图像进行预处理得到所对应的低分辨率图像;
(2)将所述低分辨率图像分为多个重叠图像块,对于每个图像块选择多个近邻图像块,每个图像块的近邻图像块构成一个组;
(3)对各个组进行自适应字典学习,计算各个组的自适应学习字典;
(4)在各个组的自适应学习字典的基础上计算各个组的稀疏编码;
(5)对各个组的图像块进行恢复重建,对所有的组计算平均值并得到一个完整的高分辨率图像。
2.根据权利要求1所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,所述对原始图像进行预处理,包括如下步骤:对原始图像进行模糊操作、下采样操作和缩放操作得到原始图像所对应的低分辨率图像。
3.根据权利要求1所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,所述对于每个图像块选择多个近邻图像块,包括如下步骤:对于每个图像块在训练窗口中根据如下高斯距离度量公式选择h个邻近图像块:其中,yi为第i个图像块,图像块的大小为bs,每个图像块用向量 yj∈Syblue(j≠i),yj为第j个图像块,Syblue表示每个训练窗口中的图像块,是一个集合,该集合中的元素个数为N, 对高斯距离dG(yi,yj)由小到大排序,选择前面h个图像块,用向量 表示, 即为与yi具有相似结构的图像块集合,yi的h个近邻图像块构成了一个组,记为
4.根据权利要求3所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,根据如下公式构建每个图像块的组:其中, 是从图像y中构成组 的一个操作算子。
5.根据权利要求1所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,根据如下公式对各个组进行自适应字典学习,得到各个组 的估计值其中, 分别是 的左奇异向量和右奇异值向量,T表示向量的转置,是一个对角矩阵,其主对角线上的元素
是 元素值, 分别是 的列元素。
6.根据权利要求5所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,所述计算各个组的自适应学习字典,包括如下步骤:根据如下公式,计算各个组 的字典 中的原子:其中,
根据如下公式,计算各个组 的自适应学习字典
7.根据权利要求6所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,根据如下公式计算各个组的稀疏编码其中,λ是稀疏正则化参数。
8.根据权利要求7所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,各个图像块重建的目标函数如下:其中,H为降质矩阵,由模糊操作和下采样操作组成的组合算子,o为矩阵相乘算子。
9.根据权利要求1所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,根据如下公式对各个组的图像块进行恢复重建:其中,o为矩阵相乘算子, 为各个组的自适应学习字典, 为各个组的稀疏编码。
10.根据权利要求9所述的单图像超分辨率重建方法,其特征在于,根据如下公式对所有的组计算平均值:其中, 表示将一个组归还到图像的第i个位置上去, 是大小为bs×h的矩阵,其所有元素的值都为1,bs为图像块的大小,./代表两个向量对应位置上的元素相除,最终得到重建后的高分辨率图像