浅析基于POCS算法的超分辨率图像处理技术

许友文

（四川职业技术学院，四川遂宁629000）

浅析基于POCS算法的超分辨率图像处理技术

许友文

（四川职业技术学院，四川遂宁629000）

为了复原出具有较高质量的图像需要从软件方面进行改进，简要地提出POCS算法原理，分析了POCS算法的实现过程，并在此基础上阐述了超分辨率图像处理方式。

POCS算法；超分辨率图像；处理技术

引言

在图像处理上，通过构建POCS算法能够在很大程度上弥补大量图像迭代而导致的图形噪点重叠状况，为了能够在一定程度提高图形锐度，需要更加敏感地对关键区域进行识别。Mallat模块能够在对图形进行小波处理的基础上进行大量的迭代，显著地提高图像质量以及识别效率［1］。

1　POCS算法原理分析

从开始提出图像超分辨率算法技术以来，此种算法技术便成为图像处理领域中重点关注的课题。主要是指可以利用同一场景的多幅图像的方式来获取此场景的HR图像，如此便能增加图像的信息量。一般来说，为了提高图像质量可以通过硬件及软件进行改进，但由于硬件改进面临设备技术以及价格昂贵等问题，因此最为简单的方式便是通过软件方面进行改进。

POCS算法在应用上主要是通过低分辨率图像之间的信息互补获得更多的细节信息，通过算法能够获得视觉效果良好的高分辨率图像，此种算法属于基于集合理论基础上的凸集投影。一组凸形约束集合与超分辨率图像的解空间之间属于交叉状况，通过约束图集合便能够得到一个经过简化的解空间。凸形约束集合主要包括光滑、下定以及数据可靠等特征，通过POCS算法的迭代运算能够定位交集的解，且是对凸形约束集合条件进行收敛的解［2］。

2　POCS算法实现过程

通过POSC算法原理可以推出其具体算法的实现过程：首先，建立一个具有高分辨率图像的初始估计图。其次，从图像上的某一点开始，将图像估计值投影至凸形集合上，以此来对初始估计图像是否满足了所有的凸形约束进行判断。若发现初始估计图像无法完全满足凸形约束，则需要将残差反投影至高分辨率估计图像上，并且修正图像。最后，对图像经过多次迭代便能够使解纳入图像解空间与约束凸集中。POCS算法对于初始值的计算公式，需要设立每个约束集能够定义一个凸集投集算子，公式如下：

此种计算方式在应用过程中的主要优点在于算法较为简单，属于有效的且灵活的解决方式。在应用中能够利用先验知识，但也存在计算复杂、目标解不唯一以及收敛速度慢等一些缺陷与不足。此后在此基础上提出椭圆约束方法，在计算过程中的最终求解目标为交集椭圆中心，最终能够得到唯一目标解。

3　基于POCS算法的超分辨率图像处理

POCS算法步骤为：第一、参考帧选择能够观测到的低分辨率图像序列一帧，并对参考帧进行插值，然后将其作为超分辨率图像的初始估计图。第二、将参考帧与低分辨率图像进行运动估计，据此得出相对于参考帧的低分辨率图像的偏移量。第三、根据偏移量将低分辨率图像中的每一像素进行估算，主要目的在于得出该像素映射至高分辨率图像中的像素位置。第四、根据PSF函数比较估计值与低分辨率像素值和残差修正高分辨率像素，主要目的在于尽可能地缩小误差范围。第五、对高分辨率估计进行迭代修正，使其能够达到能够接受的范围及结果［3］。

Mallat算法利用POCS迭代算法将LR图像作为观测图像及初始估计图像，然后对图像进行POVS迭代，主要目的在于充分地发挥POCS去模糊以及去噪的特点。每次迭代时对LR图像进行m×n次一致性投影，并且得到相应的HR图像，最终得到高分辨率图像。

4　结语

POCS算法能够在一定程度上带动医学、高清电视等领域的研究与发展，显著地提高图像分辨率，最终能够在一定程度上调整饱和度、锐化以及分辨率，改善图像效果及质量，从而使图像细节及视觉效果更好。通过构建POCS算法能够在很大程度上弥补大量图像迭代而导致的图形噪点重叠状况。为了能够在一定程度提高图形锐度，需要更加敏感地对关键区域进行识别。因此，对POCS算法的改进在相关领域具有重要的现实意义［4］。

［1］徐美芳，刘晶红.基于边缘保持的航拍图像凸集投影超分辨率重建算法［J］.液晶与显示，2010，25（6）:873-878.

［2］谢甜.使用改进的POCS算法的超分辨率图像复原［J］.电子设计工程，2013，21（18）:142-144.

［3］刘红喜，孙凯，孙宏彬，等.具有边缘保持特性的POCS超分辨率图像重建方法［J］.吉林大学学报（信息科学版），2015，33（6）:620-624.

［4］肖泽龙，许建中，彭树生，等.基于凸集投影算法的被动毫米波图像超分辨率恢复［J］.南京理工大学学报（自然科学版），2007，31（3）: 355-358.

（编辑：王红霖）

Analysis on Super-resolution Image Processing Techniques Based on POCS Algorithm

Xu Youwen
（Sichuan Vocational and Technical College，Suining Sichuan 629000）

In order to recover the high quality images need to improve from the aspects of software，this article briefly presents POCS algorithm principle and analyses the POCS algorithm implementation process，and on this basis，elaborated the super-resolution image processing methods.

POCS algorithm；super-resolution image；processing technology

TP391

A

2095-0748（2016）13-0051-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.18

2016-05-20

课题项目：四川省教育厅自然科学一般项目，课题号: 15ZB0356

许友文（1964—），男，四川遂宁人，本科，毕业于四川省教育学院物理教育，副教授，主要从事计算机应用教学。