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专利号: 2018113310767
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:步骤1:取数据集图像为待重建图像,将待重建图像分为训练数据集与测试数据集;

步骤2:对训练数据集进行增强,对测试数据集进行预处理;

步骤3:构建拉普拉斯金字塔结构的团网络;

步骤4:将步骤2得到的增强后的训练数据集输入到步骤3构建的拉普拉斯金字塔结构的团网络中,训练拉普拉斯金字塔结构的团网络;

步骤5:将步骤2获得的预处理后的测试数据集输入到步骤4中训练好的拉普拉斯金字塔结构的团网络中,逐级重建超分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤2中,对训练数据集进行增强包括以下步骤:步骤2.1.1:将训练数据集中的图像以α的倍数进行缩放、以β角度进行旋转、以γ的概率进行水平翻转及垂直翻转,得到处理后的图像;α>0,0<β<360°,0<γ<1;

步骤2.1.2:将处理后的图像由RGB转换为YCbCr格式,提取Y分量;

步骤2.1.3:对步骤2.1.2中提取Y分量的图像以M倍进行下采样,得到低分辨率图像,得到增强后的训练数据集;M为正整数。

3.根据权利要求1所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤2中,对测试数据集进行预处理包括以下步骤:步骤2.2.1:将测试数据集中的所有图像由RGB转换为YCbCr格式,提取Y分量;

步骤2.2.2:对步骤2.2.1中提取Y分量的图像以M倍进行下采样,得到低分辨率图像,得到预处理后的测试数据集;M为正整数。

4.根据权利要求1所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤3中,构建拉普拉斯金字塔结构的团网络包括以下步骤:步骤3.1:设置浅层特征提取网络的内核大小、输出通道大小,输出第1层级特征提取分支的输入特征;

步骤3.2:以F0,S作为拉普拉斯金字塔S级的输入,在拉普拉斯金字塔结构的第S级构建n个构建模块,提取输入特征的细节特征Fn,S;S≥1;

步骤3.3:以上采样网络使用转置卷积对Fn,S进行上采样,得到图像在S级上的上采样特征FUP,S=HUP(Fn,S),其中,HUP()表示卷积运算;

步骤3.4:以残差提取网络获取在拉普拉斯金字塔S级中生成的残差图像IRES,S=HRES(FUP,S),其中,HRES()表示卷积运算;

步骤3.5:图像重建。

5.根据权利要求4所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤3.2中,构建模块包含团连通网络与局部特征融合网络,所述团连通网络包括输入节点和若干层结构,任意两个层结构间双向连接。

6.根据权利要求5所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤3.2中,构建模块提取输入特征的细节特征包括以下步骤:步骤3.2.1:以输入节点 通过单向连接初始化所述团连通网络中的所有层结构,令任一构建模块中团连通网络共p层;

步骤3.2.2:在金字塔S层级中,第n个构建模块中团连通网络的第c层输出为其中,σ()表示非线性激活函数,*表示带参数W的卷积运算,l为小于c的所有非负整数,Wij,n,S表示更新过程中各层之间的权值,Wij,n,S在不同阶段重复使用,i∈[0,l],j∈[1,c],每一层都将从最近更新的层接收反馈信息;c≤n;

步骤3.2.3:任意2个层结构交替更新,在金字塔S层级中,第n个构建模块中团连通网络的第c层在第k次循环中的输出为 c≥1、k≥2,m为大于c且小于等于p的所有整数;

步骤3.2.4:应用局部特征融合网络融合提取到的局部特征,融合后的第n个构建模块的输出为 其中,HLFF()表示卷积运算;

步骤3.2.5:输出构建模块提取的输入特征的细节特征。

7.根据权利要求5所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤3.5中,图像重建包括以下步骤:步骤3.5.1:在金字塔S级中,当S=1时,使用上采样网络对输入的低分辨率图片进行上采样,当S>1时,使用上采样网络对S-1级生成的高分辨率图像进行上采样,获得放大的低分辨率图像 其中,HUP()表示卷积运算,ILR为低分辨率图片,ISR,S-1为S-1级重建网络的输出;

步骤3.5.2:将上采样获得的放大的低分辨率图像ILSR,S与步骤3.4获得的残差IRES,S融合,获得金字塔S级重建的高分辨率图像ISR,S=ILSR,S+IRES,S;

步骤3.5.3:图像重建完成。

8.根据权利要求1所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤4中,训练拉普拉斯金字塔结构的团网络包括以下步骤:步骤4.1:设置团网络的损失函数;

步骤4.2:设置团网络的动量参数、权值衰减和学习率;

步骤4.3:以设置的损失函数、动量参数、权值衰减和学习率训练团网络。

9.根据权利要求1所述的一种拉普拉斯金字塔结构的团网络超分辨率图像重建方法,其特征在于:所述步骤5中,以重建后的超分辨率图像的Y分量上的峰值信噪比和结构相似性评估重建的高分辨率图像。