基于自媒体处理中的极坐标下的非线性理论及超分辨率重建方法研究

The objective of this project is to conduct the research on super-resolution reconstruction technique related to the “We Media” processing by means of nonlinear theory and methods and to develop and enrich the basic theory and methods for computer graphics, pattern recognition as well as video processing, analysis and understanding. The contents include, but are not limited to the followings: the design of the nonlinear models which effectively represent video information; the exploration of the nonlinear interpolation methods on video/image super-resolution reconstruction; the design and construction of the interpolation formula based on the continued fractions in polar coordinates; the construction of the continued fractions interpolation formula by the gradient prior knowledge; the design and implementation of adaptive super-resolution reconstruction algorithms.

本项目研究目标是以非线性理论与方法为基础平台，对自媒体内容处理中的超分辨率重建技术展开研究，以丰富和发展计算机图形学、模式识别和视频处理、分析与理解中的基本理论与方法。具体的研究内容包括：设计一种能够有效表示视频信息的非线性模型；探索视频/图像超分辨率重建中的非线性插值方法；设计并构造出基于极坐标下的连分式的插值格式；构造基于梯度先验的连分式插值格式；设计并实现能够自适应的超分辨率重建算法。

超分辨率重建是数字图像处理领域中一个重要的研究方向，在许多实际应用中（如图像处理软件、医疗诊断、高清电视等）起着非常重要的作用。目前，很多研究学者针对不同的应用提出了大量的重建算法，均取得了一定的成果，但是各种问题与挑战仍然存在，特别是针对图像的边界和纹理区域，很多现有的算法仍然不能很好的进行处理，而丰富的纹理细节和清晰的边界是我们重建的重要目标，因此，超分辨率重建问题仍然具有很强的挑战性。本项目研究目标是以非线性理论与方法为基础平台，对自媒体内容处理中的超分辨率重建技术展开研究，主要实现的内容分为以下几个方面：构造基于极坐标下的连分式插值格式；设计一种基于稀疏主成分分析和Newton-Thiele有理插值相结合的超分辨率重建算法；设计并实现基于极坐标下连分式插值核的超分辨率重建方法；设计一种针对于划痕图像的修补算法；设计并实现基于连分式插值的自适应图像修补方法。为了验证所提出方法的优越性，进行了大量的实验比较，并采用了主观评价和客观评价来评估图像重建质量的好坏。实验结果显示提出的方法相比于一些最新的方法来说有更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。