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基于空时特征增强的图像视频超分辨率重构算法研究

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基于空时特征增强的图像视频超分辨率重构算法研究

作者：张丹重庆大学

学位级别：硕士

超分辨率重构旨在从遭受了模糊、噪声以及降采样的低质图像或视频中恢复出对应的高质量图像或视频,目前已大量应用在医学图像处理、视频监控及卫星遥感等领域。作为经典的不适定问题,针对图像重构时难以准确地恢复出纹理信息、视频重构... 详细信息

超分辨率重构旨在从遭受了模糊、噪声以及降采样的低质图像或视频中恢复出对应的高质量图像或视频,目前已大量应用在医学图像处理、视频监控及卫星遥感等领域。作为经典的不适定问题,针对图像重构时难以准确地恢复出纹理信息、视频重构中存在运动模糊和跳变现象的问题,已经提出了很多模型,重构性能得到了不同程度的改善。其中,相较于传统算法,基于深度学习的方法以其强大的非线性表达能力而有更好的表现,但纹理的重构效果仍有待提高。因此,本文以图像和视频为研究对象,分别提出了图像、视频超分辨率重构算法。主要内容如下:本文首先研究了图像超分辨率重构算法。现有的模型要么利用单一尺度特征,要么对多个尺度的特征采用级联的方式提取深度特征,没有利用或者未充分利用高、低分辨率之间的相互依赖关系,为此,本文应用空间特征增强,提出了基于多分支多分辨率交叉投影的图像超分辨率重构算法。该模型具有多个分辨率不同的并行分支,以交叉投影的方式交换信息,并以注意单元自适应地学习通道和空间位置的重要性;为了巩固细节恢复,还根据模型特点定制了损失函数。最终,模型以14.2M参数做到了较高质量的重构,在5个常用测试集上均有较好的PSNR/SSIM得分;视觉感知上,该模型能有效抑制伪影和混叠,生成更清晰的边缘。本文第二个贡献是提出了一个视频时空超分辨率重构模型。现有算法中,二阶段方案的时间超分辨率过程和空间超分辨率过程缺乏关联性;对于一阶段方法,关键问题在于如何保证插入的中间帧特征符合真实运动,以及如何利用帧间相关性和时空的长期依赖关系,为此,本文提出了基于双向对齐和时空修正的视频时空超分辨率重构算法。模型充分利用时空信息,通过双向对齐为相邻帧插入缺失的中间帧特征;在基于时空信息的特征提取与融合模块中利用时空修正方案校正特征,并通过多个残差块提取深度特征。最终,模型以20.32M参数在4个不同场景上均能稳健运行,与当前的主流方法比较,都获得了最佳的定量评估结果,尤其在快速运动测试集Vimeo-Fast上,PSNR值为37.25d B,较次优模型提升了0.21d B;从视觉上,本模型重构出的高帧率高分辨率视频也更自然。

关键词：超分辨率重构交叉投影注意力机制双向对齐时空修正

一种运动背景序列星图弱小目标运动轨迹提取算法

同方学位论文库评论

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光电子．激光 2008年第10期19卷 1378-1382页

作者：张春华沈同圣周晓东海军航空工程学院控制工程系清华大学博士后流动站北京100084

提出了一种序列星图中目标的运动轨迹提取算法。利用交叉投影方法提取星点,确定包含星点的区域;提出一种基于自适应窗口选择PIV技术的序列星图全局运动参数估计算法,并对序列星图进行配准,滤除背景恒星;提出一种目标运动轨迹的提取算法... 详细信息

提出了一种序列星图中目标的运动轨迹提取算法。利用交叉投影方法提取星点,确定包含星点的区域;提出一种基于自适应窗口选择PIV技术的序列星图全局运动参数估计算法,并对序列星图进行配准,滤除背景恒星;提出一种目标运动轨迹的提取算法。实验结果表明该算法对于空间小目标(≥1 pixel)在序列图像中运动轨迹不连续的情况可以进行准确的运动轨迹提取,具有较强的鲁棒性。

关键词：图像处理星图交叉投影粒子图像测速轨迹提取

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空间目标运动轨迹提取算法研究

红外技术 2007年第8期29卷 459-462页

作者：张健周晓东张春华海军航军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

在深入分析恒星跟踪和目标跟踪两种模式下星敏感器成像特点的基础上,针对星图中空间目标运动轨迹提取算法进行了研究,提出了基于序列图像多帧累加背景掩模帧生成的目标提取算法。主要思路为多帧累加增强目标与恒星的对比度;设置阈值以... 详细信息

在深入分析恒星跟踪和目标跟踪两种模式下星敏感器成像特点的基础上,针对星图中空间目标运动轨迹提取算法进行了研究,提出了基于序列图像多帧累加背景掩模帧生成的目标提取算法。主要思路为多帧累加增强目标与恒星的对比度;设置阈值以凸显目标或恒星;交叉投影法生成掩模帧,确定星点区域;质心法精确求得目标点位置。仿真结果表明,所提出的算法能够有效检测序列星图中的弱小目标,精确提取目标运动轨迹。

关键词：星图轨迹提取交叉投影掩模帧

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空间瞬态光辐射目标的精确定位

空间瞬态光辐射目标的精确定位

运动背景星空图像中小目标的运动轨迹提取算法

中国光学学会2010年光学大会

作者：王良汶德胜王宏占建明中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室中国科学院研究生院

针对瞬态光辐射目标的时空特性,提出了一种基于模板的光辐射目标检测与定位的方法。首先,对图像采用形态滤波和改进Robinson滤波器进行背景抑制,提高图像的信噪比;然后对图像进行阈值处理,消除背景和噪声的干扰;接着,利用交叉投影法确... 详细信息

针对瞬态光辐射目标的时空特性,提出了一种基于模板的光辐射目标检测与定位的方法。首先,对图像采用形态滤波和改进Robinson滤波器进行背景抑制,提高图像的信噪比;然后对图像进行阈值处理,消除背景和噪声的干扰;接着,利用交叉投影法确定潜在目标区域。结合瞬态光辐射目标的瞬时特性,对潜在目标进行进一步筛选,生成最终的目标模板。最后,利用模板提取目标区域,求取目标重心。实验证明所提出的方法不仅能达到较高的定位精度,而且能够实现对多目标的定位。

关键词：目标定位瞬态光辐射交叉投影模板

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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光学精密工程 2008年第3期16卷 524-530页

作者：张春华陈标周晓东海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001 海军潜艇学院卫星遥感应用研究所山东青岛266000

提出了一种序列星图中目标运动轨迹的提取算法。利用交叉投影方法提取星点,确定包含星点的区域。然后,利用序列图像中最亮的一组星点的质心估计星图的全局运动参数,并进行图像匹配,滤除背景恒星。最后,提出了一种目标运动轨迹的提取算... 详细信息

提出了一种序列星图中目标运动轨迹的提取算法。利用交叉投影方法提取星点,确定包含星点的区域。然后,利用序列图像中最亮的一组星点的质心估计星图的全局运动参数,并进行图像匹配,滤除背景恒星。最后,提出了一种目标运动轨迹的提取算法。实验结果表明:该算法对于在序列图像中运动轨迹不连续的空间小目标(≥1 pixel)可以进行准确的轨迹提取,并且具有较强的鲁棒性。

关键词：图像处理星图交叉投影轨迹提取

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空间瞬变光辐射目标定位方法

红外 2011年第5期32卷 9-13页

作者：王良汶德胜张雯王宏中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院研究生院北京100039

基于瞬变光辐射目标的时空特性,提出了一种基于模板的光辐射目标检测与定位方法。该方法采用加权平均法进行背景估计,并利用Robinson滤波器对残差图像进行二次滤波,有效降低了交叉投影法生成的模板数量。结合瞬变光辐射目标在空间上的... 详细信息

基于瞬变光辐射目标的时空特性,提出了一种基于模板的光辐射目标检测与定位方法。该方法采用加权平均法进行背景估计,并利用Robinson滤波器对残差图像进行二次滤波,有效降低了交叉投影法生成的模板数量。结合瞬变光辐射目标在空间上的局部特性和时间上的瞬时特性,对备选模板进行了多级假设检验。最后利用模板提取了目标区域,求得了目标重心。实验证明,该方法能够以较高精度对多个目标进行定位。

关键词：目标定位瞬变光辐射交叉投影模板质心

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基于二值化差分的CCD星图快速定位方法

信息工程大学学报 2009年第3期10卷 376-378,382页

作者：林建粦马德宝信息工程大学信息工程学院河南郑州450002

大视场星敏感器的发展以及光电望远镜观测模式的改进,对CCD星图图像处理速度提出了更高的要求。文章给出了交叉投影星点快速定位算法的一种改进方法,根据其投影原理对投影值进行二值化后,运用差分方法对星图目标进行边界提取,并结合质... 详细信息

大视场星敏感器的发展以及光电望远镜观测模式的改进,对CCD星图图像处理速度提出了更高的要求。文章给出了交叉投影星点快速定位算法的一种改进方法,根据其投影原理对投影值进行二值化后,运用差分方法对星图目标进行边界提取,并结合质心定位算法实现对星图目标的快速定位。仿真实验结果表明,同交叉投影算法相比本方法具有更快的处理速度。

关键词：星图处理星点快速定位二值化差分交叉投影

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基于背景抑制的星空图像目标运动轨迹提取

红外与激光工程 2008年第1期37卷 143-146页

作者：张春华周晓东陈维真海军航空工程学院控制工程系山东烟台264000 中国海洋大学信息技术学院山东青岛266000

研究了空间观测CCD图像弱小目标检测与运动轨迹提取技术,介绍了一种基于背景抑制的多目标检测与运动轨迹提取方法。首先,对图像进行阈值处理,滤除图像的背景灰度和噪声;然后生成基于序列图像叠加与形态学变换相结合的背景掩模图像,对序... 详细信息

研究了空间观测CCD图像弱小目标检测与运动轨迹提取技术,介绍了一种基于背景抑制的多目标检测与运动轨迹提取方法。首先,对图像进行阈值处理,滤除图像的背景灰度和噪声;然后生成基于序列图像叠加与形态学变换相结合的背景掩模图像,对序列图像进行屏蔽处理,得到运动目标图像;对目标图像进行交叉投影算法确定目标区域,并进一步精确确定目标质心,进而提取目标的运动轨迹。实验证明所提出的算法不仅能够有效检测星空序列图像中的多个弱信号小目标,而且具有较强的实时性。

关键词：轨迹提取形态学变换交叉投影