[发明专利]基于加权重叠非局部回归先验的图像超分辨率重建方法

权利要求书

1.基于加权重叠非局部回归先验的图像超分辨率重建方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：对输入低分辨率LR图像进行双三次插值，得到初始HR图像估计；

步骤二：利用积分图技术构建HR图像对应的累加的平方偏移图SSTI，再利用SSTI图对每个图像块进行非局部相似块搜索；

步骤三：结合基于重叠的策略，得到每个像素点对应的基于重叠的相似像素组OSPG，具体为，利用整个非局部相似块来构建约束，而不是仅仅利用图像块的中心像素，由于重叠关系，每一个像素属于p²个目标块，并且每一个目标块有L个相似块，因此对每一个像素而言共有p²L个相似像素，称这p²L个相似像素为一个OSPG；

步骤四：构建加权参考图，并利用该图计算OSPG内每个相似像素与目标参考像素间的相似权重；其中相似性权重计算方法是，为了确保计算的稳定性，首先定义加权参考图X_ω为其中，常数ρ∈[0,1]，ρ被设为1/L，X为未知的高分辨率图像，为由每一个OSPG除去其中目标像素后剩余所有像素的加权估计构建的图；然后定义相似性权重k_ij为其中，X_ωi与X_ωj为加权参考图X_ω的第i与第j个像素，h₀为常数，为第i个像素对应的OSPG中的p²L个相似像素的集合；最后通过对k_ij归一化可以得到OSPG中每个像素的非局部权重w_ij；

步骤五：利用连续性假设，得到基于重叠的非局部回归先验，该先验可以表示为其中，X为未知的高分辨率图像，X_i与X_j为X的第i与第j个像素，w_ij为X_j与X_i之间的非局部权重；然后可以给出其矩阵形式为其中，I为单位矩阵，W_O为对应的非局部加权矩阵；

步骤六：采用一个基于OSPG标准差的加权策略来估计每个OSPG组的可靠度，并将其应用于步骤五中的先验，得到基于加权重叠的非局部回归先验WONLR，表示为Λ＝diag{[Φ(ξ₁),Φ(ξ₂),...,Φ(ξ_MN)]}，其中，X为未知的高分辨率图像，I为单位矩阵，W_o为对应的非局部加权矩阵，Λ为一个由权重函数Φ(·)构成的对角加权矩阵，用于衡量OSPG的可靠度，MN为图像的像素总数；Φ(·)表示为其中ξ_i为对应的OSPG内部所有像素的标准差，α与均设置为0.5；

步骤七：构建超分辨率重建代价函数；

步骤八：利用TFOCS技术来最优化重建代价函数，得到估计的HR图像；

步骤九：重复步骤二至八直到迭代次数到达预设值。