0 引言

圖像超分辨率(Super Resolution，SR)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)與圖像處理中一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，一直以來(lái)都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其目的是從低分辨率(Low-Resolution，LR)的圖像中恢復(fù)出清晰逼真的高分辨率(High-Resolution，HR)圖像。圖像超分辨率技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像、衛(wèi)星圖像以及監(jiān)控成像等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

目前圖像超分辨率重建算法主要被分為三大類：基于插值的SR方法、基于重建的SR方法以及基于學(xué)習(xí)的SR方法?；诓逯档膱D像超分辨率算法[1]的思想是根據(jù)一個(gè)像素點(diǎn)的周圍某一區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)來(lái)估計(jì)這一像素點(diǎn)的值。這類算法的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單、計(jì)算復(fù)雜度低、重建所需時(shí)間短，但是會(huì)產(chǎn)生過(guò)度平滑的現(xiàn)象，邊緣產(chǎn)生明顯鋸齒?；谥亟ǖ膱D像SR方法[2]，比較典型的有凸集投影法、迭代反投影法以及最大后驗(yàn)法?；谥亟ǖ姆椒ㄔ谝话闱闆r下會(huì)比基于插值的方法重建效果好，但是基于重建的方法有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)生成一些具有圖像邊緣不自然的情況，從而導(dǎo)致重建圖像質(zhì)量變差?；趯W(xué)習(xí)的圖像SR方法[3]，其基本思想是學(xué)習(xí)LR空間到HR空間的映射關(guān)系，然后利用相應(yīng)的映射關(guān)系來(lái)恢復(fù)出高清的HR圖像。

不過(guò)近年來(lái)大多數(shù)圖像超分辨率網(wǎng)絡(luò)都是采用基于學(xué)習(xí)的方法，然而大多數(shù)現(xiàn)有的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型在基于大量參數(shù)和極深結(jié)構(gòu)的情況下才保持較高性能，而且這些網(wǎng)絡(luò)也沒(méi)有充分利用圖像的低頻特征信息。

因此，本文通過(guò)對(duì)殘差網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種新的圖像超分辨率重建算法。該算法將低分辨率圖像作為輸入，利用殘差網(wǎng)絡(luò)提取特征信息以獲得殘差圖像，通過(guò)多尺度塊來(lái)提取圖像的低頻信息，再將得到的殘差圖像與低頻信息進(jìn)行線性相加，最后進(jìn)行上采樣操作，從而得到最后的重建的高分辨率結(jié)果。所提算法去除殘差網(wǎng)絡(luò)中的批歸一化層，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算量，并且在殘差塊的尾部引入通道注意力來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的高頻特征提取能力。與此同時(shí)，該算法設(shè)計(jì)了多尺度塊MSB作為跳層來(lái)提取輸入圖像的低頻信息，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的重建效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法與大部分的圖像超分辨率算法相比，能更好恢復(fù)出低分辨率圖像中的紋理細(xì)節(jié)信息，重建出更清晰的高分辨率圖像。

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作者信息：

謝余杭

(福建師范大學(xué) 光電與信息工程學(xué)院，福建 福州350007)