基于图像自相似结构的视频图像插值算法研究*

向 豪, 孙 冬, 高清维, 卢一相

(安徽大学 电气工程与自动化学院,安徽 合肥 230601)

0 引 言

视频插值是视频处理中的一个重要研究方向,主要用于精确恢复低分辨率视频图像中的某些未知像素信息。随着监控系统、遥感测控、自动驾驶等领域中视频图像技术的广泛应用,人们对高分辨率视频图像的需求越来越高,但是传统的视频图像插值算法很难恢复原始高分辨率图像中的细节信息。

目前研究者已提出大量插值算法用于视频图像高分辨率重建,其中应用最多的是基于核函数的插值算法,如双线性、双立方和B样条插值算法等[1,2]。这类算法思想简单,主要是利用一个特定核函数对目标点周围的像素值进行加权,从而计算出该目标点的像素值,具有较低的算法复杂度和较快的运行速度。但该类算法将整个图像看作一个整体,没有区分图像中各个像素表达的特征信息,导致重建的高分辨率图像包含的高频信息较少,锯齿和模糊效应较为严重。

图像的细节主要集中在图像的边缘、纹理等高频区域,人类视觉系统对这些内容敏感度较高,因此准确重建图像的细节对视频图像的插值极为关键。文献[3～5]研究了基于边缘检测的图像插值方法,即沿着图像的边缘方向进行插值,保证了边缘不被模糊化,提升了插值后的视觉效果。Li X在文献[6]中提出了隐式利用边缘信息插值图像的算法,其通过自适应回归模型,来估计低分辨率图像像素间的协方差关系系数,再根据几何对偶性假设,计算未知高分辨率图像像素,因此具有较好保留边缘特性的优点,但是当图像结构复杂或者有噪声干扰时容易造成边缘模糊和人工痕迹。……