基于超像素稀疏表示的图像超分辨率方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61461028
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    43.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0116.图像信息处理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

With the rapid developments of ultra-high definition display technologies in recent years,the demand for high spatial resolution images grows faster. It is important to reconstruct the high resolution image from the corresponding low-resolution image using digital image processing techniques, without updating the imaging equipment. Several image superresolution methods based on sparse representation have been proposed. However, the complex structures in an image can not be accurately represented by the traditional pixel-level or block-level sparse representation, and the prior information in the low resolution input image has not been used for over-complete dictionaries learning. To solve those problems, this project focuses on investigating image superresolution method via sparse representation with superpixel. Combining sparse representation theory with superpixel segmentation method and multiscale analysis theory, firstly, we will propose a new superpixel representation method of complex structures in an image. Secondly, we will present a new superpixel-level dictionary learning algorithm with content and scale adaptive. Thirdly, we will design a structural sparse representation model with superpixel, and a prior model between the high-resolution superpixel samples and low-resolution superpixel samples. Finally, we will propose a new image superresolution method via sparse representation with superpixel to accurately reconstruct fine details, and improve the robustness of image superresolution method. The achievements can be applied to superresolution of the low-resolution images from painted murals.
超高清显示技术的快速发展必将对高空间分辨率的图像产生巨大需求,受成像工艺、成本和环境等因素制约,高空间分辨率的图像难以广泛获取,亟待研究能有效提升现有低质量图像空间分辨率的方法。虽然基于稀疏表示的图像超分辨率取得了一些研究成果,但是采用像素或图像块的稀疏表示方法对图像复杂结构表示不够准确,且过完备字典未能充分利用图像自身信息和样本图像先验信息。因此,基于稀疏表示的图像超分辨率方法仍有很大性能提升空间。 本项目将深入研究基于超像素稀疏表示的图像超分辨率方法,包括提出图像复杂结构的超像素表示方法,提出内容和尺度自适应的高-低分辨率超像素字典学习方法,建立高-低分辨率超像素间的关系模型,提出基于超像素的结构化稀疏表示模型和求解算法。突破像素或图像块等方式对图像复杂结构超分辨率的限制,精确重构低分辨率图像缺失的细节信息,提升图像超分辨率方法的性能,在低分辨率壁画图像的高清展示中取得实际应用。

结项摘要

本项目针对图像超分辨率过程中存在的严重病态问题,深入研究基于稀疏表示的图像超分辨率方法,融合局部和非局部约束、超像素表示方法和时空约束模型,提出多种图像复杂结构表示方法,改善图像复杂结构与内容的准确表示能力;设计多种内容与尺度自适应的过完备字典与学习方法,提升过完备字典学习方法对先验信息的获取能力和针对性;构建两类图像复杂结构高-低分辨率之间的回归关系模型,提出多种基于稀疏表示图像超分辨率模型和求解算法,精确重构低分辨率图像缺失的细节信息,提高基于稀疏表示图像超分辨率方法的准确性和鲁棒性。本项目取得了一系列有意义的研究成果,丰富了稀疏表示学习理论与方法,拓展了稀疏表示理论在图像超分辨率等领域中的应用研究,促进了基于稀疏表示的图像超分辨率技术发展。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(2)
基于小波域稀疏表示和自适应混合样本回归的图像超分辨率重建算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    兰州理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘微容;张超鹏;刘朝荣;刘婕
  • 通讯作者:
    刘婕
Sparse Representation and Adaptive Mixed Samples Regression for Single Image Super-Resolution
单图像超分辨率的稀疏表示和自适应混合样本回归
  • DOI:
    10.1016/j.image.2018.06.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Signal Processing: Image Communication
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chaopeng Zhang;Weirong Liu;Jie Liu;Chaorong Liu;Changhong Shi
  • 通讯作者:
    Changhong Shi
联合时空上下文和反稀疏模型的目标跟踪方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机与数字工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵俊齐;伍海龙;刘婕;刘朝荣
  • 通讯作者:
    刘朝荣
Image sparse representation with local ARMA and nonlocal self-similarity regularizations for super-resolution
使用局部 ARMA 和非局部自相似正则化实现超分辨率的图像稀疏表示
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2017.07.031
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu Weirong;Zhang Chaopeng;Liu Jie;Liu Chaorong
  • 通讯作者:
    Liu Chaorong

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其他文献

基于多级解码网络的图像修复
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘微容;米彦春;杨帆;张彦;郭宏林;刘仲民
  • 通讯作者:
    刘仲民
多级注意力传播驱动的生成式图像修复方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹承瑞;刘微容;史长宏;张浩琛
  • 通讯作者:
    张浩琛
具有区间快变时延的NCS H_∞鲁棒容错控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    控制工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李炜;曹慧超;刘微容;LI Wei,CAO Hui-chao,LIU Wei-rong (College of Elect
  • 通讯作者:
    LI Wei,CAO Hui-chao,LIU Wei-rong (College of Elect

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刘微容的其他基金

面向图像修复的先验引导生成对抗网络设计与轻量化方法研究
  • 批准号:
    62261032
  • 批准年份:
    2022
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    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
面向图像超分辨率与修复的深度学习方法研究
  • 批准号:
    61861027
  • 批准年份:
    2018
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    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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