CN101930602B - 一种高分辨率图像的生成方法、系统及电子终端 - Google Patents

一种高分辨率图像的生成方法、系统及电子终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于图像处理技术领域，提供了一种高分辨率图像的生成方法、系统及电子终端，所述方法包括下述步骤：应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像；根据所述第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；将所述第二低分辨率图像与所述第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当所述误差小于预先设置的误差阈值时，保存所述第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像，操作简单，方便图像处理用户使用。

Description

一种高分辨率图像的生成方法、系统及电子终端
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种高分辨率图像的生成方法、系统及电子终端。
背景技术
在数字图像应用中，高分辨率图像比低分辨率的图像更能提供图像的信息和细节。
现有的提高图像分辨率的方式有两种，第一种是增加传感器单元的数量和密度，但是却给成本和工艺流程带来额外的负担；第二种是减少传感器单元的尺寸，降低了图像的信噪比。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种高分辨率图像的生成方法，旨在解决现有技术提供的提高图像分辨率的方法可用性差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种高分辨率图像的生成方法，所述方法包括下述步骤：
应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像，所述像素传播函数是一个不可逆的矩阵；
根据所述第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；
对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；
按照获得的先后次序将第二低分辨率图像与其对应位置的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当所述误差小于预先设置的误差阈值时，保存所述第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像。
本发明实施例的另一目的在于提供一种高分辨率图像的生成系统，所述系统包括：
第一高分辨率图像生成模块，用于应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像，所述像素传播函数是一个不可逆的矩阵；
第二高分辨率图像生成模块，用于根据所述第一低分辨率图像的个数对所述第一高分辨率图像生成模块生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；
负反馈操作模块，用于对所述第二高分辨率图像生成模块生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；以及
对比控制模块，用于按照获得的先后次序将所述负反馈操作模块得到的所述第二低分辨率图像与其对应位置的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当所述误差小于预先设置的误差阈值时，保存所述第二高分辨率图像；否则调用所述第一高分辨率图像生成模块重新生成第一高分辨率图像。
本发明实施例的另一目的在于提供一种包括高分辨率图像的生成系统的电子终端。
在本发明实施例中，应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像；根据第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；将第二低分辨率图像与所述第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当误差小于预先设置误差阈值时，保存第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像，获取到高分辨率图像，操作简单，方便图像处理用户使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高分辨率图像的生成方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的第一高分辨率图像的生成方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的第二低分辨率图像的生成方法的实现流程图；
图4(a)、图4(b)是本发明实施例提供的图像分辨率的对比示意图；
图5是本发明实施例提供的高分辨率图像的生成系统的结构框图；
图6是本发明实施例提供的第一高分辨率图像生成模块的结构框图；
图7是本发明实施例提供的负反馈操作模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像；根据第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；将第二低分辨率图像与所述第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当误差小于预先设置误差阈值时，保存第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像。
图1示出了本发明实施例提供的高分辨率图像的生成方法的实现流程，其详细步骤如下所述：
在步骤S101中，应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像。
在本发明实施例中，高分辨率图像和低分辨率图像之间存在下述关系：
Yk＝PSFkX+Vk，其中，k＝1、2、....N；Yk为第k个低分辨率图像，PSFk为像素传播函数，Vk为噪音，X是高分辨率图像。在上述计算式中，由于预先获取的像素传播函数是一个不可逆的矩阵，因此，该计算式是一不定方程组，没有确定唯一解。
我们利用预先获取的像素传播函数和一系列的低分辨率图像分别对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，生成第一高分辨率图像，其中，图像处理操作包括卷积、采样和仿射变换关系操作，下述有具体的描述，在此不再赘述，但不用以限制本发明。
在步骤S102中，根据第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像。
在本发明实施例中，步骤S101中生成的第一高分辨率图像集合了预先获取的k个低分辨率图像的像素，通过整除运算，将第一高分辨率图像变换为具有单一低分辨率图像的像素的第二高分辨率图像。
在步骤S103中，对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像。
在本发明实施例中，对生成的第二高分辨率图像进行的负反馈操作是上述步骤S101的负运算，将第二高分辨率图像再次还原为一系列(k个)低分辨率图像。
在步骤S104中，将第二低分辨率图像与第一低分辨率图像进行误差的一一对比。
在本发明实施例中，将步骤S103中得到的一系列的第二低分辨率图像与预先获取的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，即按照先后次序将第二低分辨率图像与其对应位置的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，得到一误差列。
在步骤S105中，判断第二低分辨率图像与第一低分辨率图像的误差是否小于预先设置的误差阈值，是则执行步骤S106，否则执行步骤S101，重新生成第一高分辨率图像。
在本发明实施例中，第二低分辨率图像与第一低分辨率图像的误差即为上述步骤S104中的误差列，将该误差列的每一个数值与预先设置的误差阈值进行比较判断，判断误差列的每一个数值是否小于预先设置的误差阈值，是则上述步骤S102得到的第二高分辨率图像为所需生成的高分辨率图像，保存该第二高分辨率图像即可，若否则继续返回执行步骤S101，重新估算生成第一高分辨率图像，继续迭代判断下去，一直得到所需的第二高分辨率图像为止。
在步骤S106中，当误差小于预先设置误差阈值时，保存第二高分辨率图像。
在本发明实施例中，上述过程为一迭代循环的执行过程，等到得到生成所需的第二高分辨率图像结束。
在本发明实施例中，在执行上述步骤流程之前还需要预先获取像素传播函数、第一低分辨率图像和配置误差阈值，其中，像素传播函数是估算得到的，估算方式可以采用现有技术提供的估算方式实现，例如在高分辨率模式下，对孤立点实际照相的方法测试得到像素传播函数，在此也可以采用其他估算方式获取，但不用以限制本发明；第一低分辨率图像的获取是通过已有的图像采集设备通过不同的仿射变换关系采集获取，例如数码相机等，其中，仿射变换包括位移、旋转和伸缩，在此也不用以限制本发明。
作为本发明的另一个实施例，图2是本发明实施例提供的第一高分辨率图像的生成方法的实现流程，其详细步骤如下所述：
在步骤S201中，预先建立空高分辨率图像。
在本发明实施例中，上述预先建立空高分辨率图像的过程即为程序运行过程中的初始化流程。
在步骤S202中，应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行卷积和上采样操作处理。
在步骤S203中，对卷积和上采样操作处理后的空高分辨率图像进行仿射变换关系操作。
在上述预先获取的一系列的第一低分辨率图像是根据采用该放射变换进行采集的图像，图像之间存在放射变换差异，因此该步骤S203进行仿射变换关系操作。
在步骤S204中，累加仿射变换关系操作后的空高分辨率图像，生成第一高分辨率图像。
作为本发明的另一个实施例，图3示出了本发明实施例提供的第二低分辨率图像的生成方法实现流程，其详细步骤如下所述：
在步骤S301中，对第二高分辨率图像的每个像素进行卷积和下采样操作处理。
在步骤S302中，对卷积和下采样操作处理后的第二高分辨率图像进行仿射变换关系操作。
在本发明实施例中，该仿射变换关系是上述实施例中仿射变换关系中的数据。
在步骤S303中，对采用仿射变换关系操作后的第二高分辨率图像的进行下采样操作处理，得到一系列的第二低分辨率图像。
在本发明实施例中，对得到的第二高分辨率图像进行负反馈处理操作，得到由第二高分辨率图像负反馈生成的一系列的第二低分辨率图像。
在本发明实施例中，图4(a)所示的为其中的一低分辨率图像，图4(b)所示的为经过本发明实施例提供的高分辨率图像的生成方法处理之后的高分辨率图像，从图4(a)和图4(b)可以清晰的分辨出图像的分辨率的高低，图4(a)中的条纹比较密集的部分清晰度很低，而在图4(b)中，同样的条纹部分，清晰度却很高，而且本发明实施例提供的高分辨率图像的生成方法操作简单，为用户提供高分辨率的图像。
图5示出了本发明实施例提供的高分辨率图像的生成系统的结构框图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分，其中，高分辨率图像的生成系统可以内置于电子终端的软件单元、硬件单元或软硬件结合单元。
第一高分辨率图像生成模块11应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像；第二高分辨率图像生成模块12根据第一低分辨率图像的个数对第一高分辨率图像生成模块11生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；负反馈操作模块13对第二高分辨率图像生成模块12生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；对比控制模块14将负反馈操作模块13得到的第二低分辨率图像与第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当误差小于预先设置的误差阈值时，保存第二高分辨率图像；否则调用第一高分辨率图像生成模块11重新生成第一高分辨率图像。
在本发明实施例中，预先操作模块15预先获取像素传播函数、第一低分辨率图像和配置误差阈值。
在本发明实施例中，如图6所示，空高分辨率图像建立模块111预先建立空高分辨率图像；第一卷积采样处理模块112应用预先操作模块15预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对空高分辨率图像建立模块111预先建立的空高分辨率图像进行卷积和上采样操作处理；第一仿射变换关系操作模块113对第一卷积采样处理模块112处理后的空高分辨率图像进行仿射变换关系操作；累加模块114累加第一仿射变换关系操作模块113仿射变换关系操作后的空高分辨率图像，生成第一高分辨率图像。
在本发明实施例中，如图7所示，第二卷积采样处理模块131对第二高分辨率图像的每个像素进行卷积和下采样操作处理；第二仿射变换关系操作模块132对第二卷积采样处理模块131操作处理后的第二高分辨率图像进行仿射变换关系操作；下采样处理模块133对第二仿射变换关系操作模块132操作后的第二高分辨率图像进行下采样操作处理，得到一系列的第二低分辨率图像。
在本发明实施例中，仿射变换包括位移、旋转和伸缩。
在本发明实施例中，应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像；根据第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；将第二低分辨率图像与所述第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当误差小于预先设置误差阈值时，保存第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像，获取到高分辨率图像，操作简单，方便图像处理用户使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高分辨率图像的生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像，所述像素传播函数是一个不可逆的矩阵；
根据所述第一低分辨率图像的个数对生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；
对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；
按照获得的先后次序将第二低分辨率图像与其对应位置的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当所述误差小于预先设置的误差阈值时，保存所述第二高分辨率图像；否则重新生成第一高分辨率图像。
2.如权利要求1所述的高分辨率图像的生成方法，其特征在于，所述应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像的步骤之前还包括下述步骤：
预先获取像素传播函数、第一低分辨率图像和配置误差阈值。
3.如权利要求1所述的高分辨率图像的生成方法，其特征在于，所述应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像的步骤具体包括下述步骤：
预先建立空高分辨率图像；
应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行卷积和上采样操作处理；
对卷积和上采样操作处理后的空高分辨率图像进行仿射变换关系操作；
累加仿射变换关系操作后的空高分辨率图像，生成第一高分辨率图像。
4.如权利要求1所述的高分辨率图像的生成方法，其特征在于，所述对生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像的步骤具体包括下述步骤：
对所述第二高分辨率图像的每个像素进行卷积和下采样操作处理；
对卷积和下采样操作处理后的第二高分辨率图像进行仿射变换关系操作；
对采用仿射变换关系操作后的第二高分辨率图像进行下采样操作处理，得到一系列的第二低分辨率图像。
5.如权利要求3或4所述的高分辨率图像的生成方法，其特征在于，所述仿射变换包括位移、旋转和伸缩。
6.一种高分辨率图像的生成系统，其特征在于，所述系统包括：
第一高分辨率图像生成模块，用于应用预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对预先建立的空高分辨率图像进行图像处理操作，累加生成第一高分辨率图像，所述像素传播函数是一个不可逆的矩阵；
第二高分辨率图像生成模块，用于根据所述第一低分辨率图像的个数对所述第一高分辨率图像生成模块生成的第一高分辨率图像进行像素整除运算，生成第二高分辨率图像；
负反馈操作模块，用于对所述第二高分辨率图像生成模块生成的第二高分辨率图像进行图像处理的负反馈操作，得到一系列的第二低分辨率图像；以及
对比控制模块，用于按照获得的先后次序将所述负反馈操作模块得到的所述第二低分辨率图像与其对应位置的第一低分辨率图像进行误差的一一对比，当所述误差小于预先设置的误差阈值时，保存所述第二高分辨率图像；否则调用所述第一高分辨率图像生成模块重新生成第一高分辨率图像。
7.如权利要求6所述的高分辨率图像的生成系统，所述系统还包括：
预先操作模块，用于预先获取像素传播函数、第一低分辨率图像和配置误差阈值。
8.如权利要求7所述的高分辨率图像的生成系统，所述第一高分辨率图像生成模块具体包括：
空高分辨率图像建立模块，用于预先建立空高分辨率图像；
第一卷积采样处理模块，用于应用所述预先操作模块预先获取的像素传播函数和每个第一低分辨率图像对所述空高分辨率图像建立模块预先建立的空高分辨率图像进行卷积和上采样操作处理；
第一仿射变换关系操作模块，用于对所述第一卷积采样处理模块处理后的空高分辨率图像进行仿射变换关系操作；以及
累加模块，用于累加所述第一仿射变换关系操作模块仿射变换关系操作后的空高分辨率图像，生成第一高分辨率图像；
所述仿射变换包括位移、旋转和伸缩。
9.如权利要求7所述的高分辨率图像的生成系统，所述负反馈操作模块具体包括：
第二卷积采样处理模块，用于对所述第二高分辨率图像的每个像素进行卷积和下采样操作处理；
第二仿射变换关系操作模块，用于第二卷积采样处理模块操作处理后的第二高分辨率图像进行仿射变换关系操作；以及
下采样处理模块，用于对所述第二仿射变换关系操作模块操作后的第二高分辨率图像进行下采样操作处理，得到一系列的第二低分辨率图像；
所述仿射变换包括位移、旋转和伸缩。
10.一种包括权利要求6至9任一项所述的高分辨率图像的生成系统的电子终端。
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