[发明专利]一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建方法和系统

权利要求书

1.一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，首先对输入图像进行特征提取，得到多张输入图像的特征图；

步骤S2，利用渐进式迭代反投影方法进一步预测特征图的细节信息，获得放大后的图像，所述渐进式迭代反投影方法是通过构建若干级依次级联的上/下采样反投影单元来实现，每一级反投影单元中，上采样投影单元的数量始终比下采样单元多1；

步骤S3，对放大的图像进行通道压缩，最后输出高分辨率的三通道图像。

2.如权利要求1所述的一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建方法，其特征在于：渐进式迭代反投影方法是根据需要放大的倍率因子r的大小将上/下采样反投影单元分为n级，其中：

n＝log₂r。

3.如权利要求1所述的一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建方法，其特征在于：渐进式迭代反投影方法中每一级上/下采样反投影单元对特征图执行2倍的分辨率放大，具体处理过程如下，

步骤S21，输入特征图经过一层亚像素重组层L₁进行2倍上采样，其中，亚像素重组层由一层卷积层和一个洗牌器组成，卷积层将原始输入特征M₁(H x W x C)的通道数拓宽至原始的4倍(H x W x 4C)，再由洗牌器将各通道洗牌合并出一张原始通道数大小的特征图M₂(2H x 2W X C)；

步骤S22，放大后的特征图M₂再经过一次亚像素重组的逆向操作L₂(称为逆亚像素重组层)来进行下采样，此时M₂(2H x 2W x C)先经过一个洗牌器重新得到原始输入尺寸的特征图(H x W x 4C)，再经由一层卷积层将通道数压缩为原始输入的通道数大小M₃(H x W xC)；

步骤S23，将步骤S22得到的特征图M₃与原始输入M₁相减得到反馈误差e₁，将此误差e₁通过本级最后一层亚像素重组层L₃进行一次上采样，得到放大后的反馈误差e₂；

步骤S24，将放大后的反馈误差e₂与步骤S21得到的特征图M₂进行相加得到分辨率放大两倍的本级输出O₁。

4.一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建系统，其特征在于，包括如下模块：

特征提取模块，用于对输入图像进行特征提取，得到多张输入图像的特征图；

渐进式迭代反投影模块，用于进一步预测特征图的细节信息，获得放大后的图像，由若干级依次级联的上/下采样反投影单元组成，每一级反投影单元中，上采样投影单元的数量始终比下采样单元多1；

图像重构模块，用于对放大的图像进行通道压缩，最后输出高分辨率的三通道图像。

5.如权利要求4所述的一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建系统，其特征在于：所述特征提取模块包括两层卷积层和一层ReLU激活单元；所述图像重构模块包括一层卷积层。

6.如权利要求4或5所述的一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建系统，其特征在于：渐进式迭代反投影模块中根据需要放大的倍率因子r的大小将上/下采样反投影单元分为n级，其中：

n＝log₂r。

7.如权利要求4或5所述的一种基于渐进式迭代反投影的图像超分辨率重建系统，其特征在于：每一级上/下采样反投影单元对特征图执行2倍的分辨率放大，具体处理过程如下，

步骤S21，输入特征图经过一层亚像素重组层L₁进行2倍上采样，其中，亚像素重组层由一层卷积层和一个洗牌器组成，卷积层将原始输入特征M₁(H x W x C)的通道数拓宽至原始的4倍(H x W x 4C)，再由洗牌器将各通道洗牌合并出一张原始通道数大小的特征图M₂(2H x 2W X C)；

步骤S22，放大后的特征图M₂再经过一次亚像素重组的逆向操作L₂(称为逆亚像素重组层)来进行下采样，此时M₂(2H x 2W x C)先经过一个洗牌器重新得到原始输入尺寸的特征图(H x W x 4C)，再经由一层卷积层将通道数压缩为原始输入的通道数大小M₃(H x W xC)；

步骤S23，将步骤S22得到的特征图M₃与原始输入M₁相减得到反馈误差e₁，将此误差e₁通过本级最后一层亚像素重组层L₃进行一次上采样，得到放大后的反馈误差e₂；

步骤S24，将放大后的反馈误差e₂与步骤S21得到的特征图M₂进行相加得到分辨率放大两倍的本级输出O₁。