Разработка программного модуля на основе технологии Super-resolution | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №22 (260) май 2019 г.

Дата публикации: 02.06.2019

Статья просмотрена: 10 раз

Библиографическое описание:

Хрячков Д. С. Разработка программного модуля на основе технологии Super-resolution // Молодой ученый. — 2019. — №22. — С. 66-68. — URL https://moluch.ru/archive/260/59969/ (дата обращения: 16.12.2019).



В настоящее время большому числу приложений, использующих в своей работе изображения или видео, требуются изображения в высоком разрешении. Стремление к высокому разрешению изображений проистекает из двух основных областей применения: улучшение графической информации для человеческого восприятия; улучшение представления графической информации для автоматических машинных методов обработки и анализа изображений. Разрешение изображения отражает количество деталей на изображении, чем выше разрешение, тем больше деталей. Большее количество деталей позволяет извлекать большее количество полезной информации из изображения. Таким образом, разрешение изображения напрямую влияет на количество полезной информации, которую несет в себе изображение.

К результату обработки предъявляются следующие требования: на итоговом изображении не должны исчезать мелкие детали или появляться новые, не должны чрезмерно проявляться эффекты размытия, ступенчатости контуров, ложного оконтуривания. Значение имеет и объективная оценка методов увеличения разрешения, которая учитывает время обработки, ресурсоемкость. Существующие методы для улучшения разрешения изображений делятся на две большие группы: линейные и адаптивные. Линейные методы проще в реализации, менее требовательны к ресурсам и в большинстве случаев удовлетворяют потребности пользователей. Адаптивные методы требуют больше времени для обработки, предоставляя при этом, как правило, более качественные результаты.

Среди технологий улучшения разрешения изображений наиболее эффективной является технология Super-resolution (SR).

Метод повышения разрешения изображения Super-resolution получает и использует информацию с нескольких кадров, добавляя в результирующее изображение дополнительную информацию (пиксели), в то время как линейные методы, такие как бикубическая интерполяция или увеличение (resampling) изображения, не вносят в результирующий кадр новой информации. Это дает дополнительный положительный эффект для средств идентификации. Последовательные кадры одного и того же объекта являются основным источником информации для работы метода Super-resolution. При съемке изображений камера получает пиксели с ненулевым размером, которые являются некоторым усреднением по некоторой окрестности точки, а не конкретным значением реального изображения. Из-за движения объекта на нецелое число пикселей происходит усреднение по разным окрестностям последовательных кадров. Метод использует информацию со всех окрестностей всех кадров для увеличения разрешения изображения результирующего кадра, т. к. перемещение объекта известно.

В процессе анализа работ, описывающих различные методы SR, был выявлен метод, объединяющий достоинства двух классических подходов — на основе нескольких кадров в низком разрешении и на основе базы образцов. Данный метод Super-Resolution from a Single Image (SRSI) предполагает получение изображения в высоком разрешении всего лишь из одного исходного изображения низкого качества без какой-либо априорной информации. При этом фактор увеличения разрешения данного метода намного выше, чем в классическом подходе на основе нескольких кадров (порядка 8 раз). Такой подход основан на наблюдении, что небольшие фрагменты на исходном изображении, имеют тенденцию в избыточности повторяться в рамках этого изображения, причем такое повторение сохраняется и в исходном изображении, представленном в различных масштабах. Повторение фрагментов в пределах изображения одного и того же масштаба формирует основу для применения классического SR подхода на основе нескольких изображений. В то время как повторение одних и тех же фрагментов на кадрах в различном масштабе, полученных из одного изображения, предоставляет возможность сформировать пары: фрагмент изображения в низком разрешении и фрагмент изображения в высоком разрешении, что делает возможным применение подхода SR на основе образцов. Таким образом, становится возможным объединение двух классических подходов в SR и получение результата, используя только одно входное изображение без какой-либо дополнительной информации.

Для визуального и peak signal-to-noise ratio (PSNR) анализа были выбраны методы улучшения разрешения изображений: интерполяция методом ближайшего соседа, бикубическая интерполяция; метод SRSI. Было выбрано исходное изображение в низком разрешении, представлено на рис.1. Для фрагмента этого изображения был применен каждый из методов увеличения разрешения, результат представлен на рис.2.

Рис. 1. Исходное изображение

Рис. 2. Визуальное сравнение методов улучшения разрешения изображений: А) интерполяция методом ближайшего соседа; Б) бикубическая интерполяция; В) метод SRSI

PSNR интерполяции методом ближайшего соседа = 40.52 dB;

PSNR бикубической интерполяции = 44.86 dB;

PSNR метода SRSI = 47.63 dB.

По результатам анализа можно сделать вывод, что разработанный программный модуль эффективно справляется со своей задачей.

Литература:

  1. Farsiu S., Robinson D., Elad M., Milanfar P. Fast and Robust Multi-frame Super-resolution // IEEE Transactions on Image Processing, 2004. — Vol. 13. — No. 10. — P. 1327–1344.
  2. Freeman W., Jones W., Pasztor E. Example based super-resolution // Journal. IEEE Computer Graphics and Applications archive, March 2002. — Vol. 22. — Issue 2. — P. 56–65.
Основные термины (генерируются автоматически): PSNR, SRSI, исходное изображение, бикубическая интерполяция, ближайший сосед, высокое разрешение, изображение, интерполяция методом, графическая информация, полезная информация.


Похожие статьи

Исследование механизмов защиты цифровой видеоинформации...

В качестве методов восстановления изображения рассматривались методы билинейной интерполяции, бикубической интерполяции

В результате исследований были получены следующие результаты: ‒ Бикубическая интерполяция сплайнами позволяет добиться...

Использование предварительного масштабирования для...

Исходное изображение с разрешением было отмасштабировано вниз с 7-ю разними

После передачи изображение восстанавливается алгоритмом компрессии, после чего

Основные термины (генерируются автоматически): JPEG, PSNR, коэффициент сжатия, BER...

Многомерная интерполяция сеточной вектор-функции

Рассмотрена задача интерполяции функции, заданной на регулярной сетке, для случая большого числа переменных. Предложена формула для интерполирующей функции в случае произвольного числа переменных n. Исследованы свойства интерполирующей функции и...

Метод мониторинга информационной безопасности на основе...

Метод улучшения оценок метода максимального правдоподобия... Для расчета интервальных оценок может быть использован способ

Результаты интерполяции исходных точек (образующая баллона наматывания) сплайнами 5 и 7 порядка представлены на рисунках 2 и 3...

Разработка методики автоматизированной идентификации крон...

Методика будет полезна для автоматизации процесса тематической интерпретации

Такого разрешения, как правило, недостаточно для выделения отдельных крон деревьев на

Другой метод поиска линий на бинарном изображении: ‒ Исходное изображение разбивается...

Одномерная оптимизация методом Пауэлла и онлайн-реализация...

Полезная информация.

В работе изложен алгоритм одного из методов одномерной оптимизации, который называется квадратичная интерполяция или метод Пауэлла.

Ключевые слова: одномерная оптимизация, квадратичная интерполяция, метод Пауэлла...

Явные формулы многомерной интерполяции | Статья в журнале...

1. Введение. Задача интерполяции является одной из основных задач численных методов. С её помощью решаются задачи приближённого аналитического представления, дифференцирования, интегрирования таблично заданных функций или функций со сложным...

Сокрытие информации в коэффициентах спектральных...

Постановка эксперимента 1: исходное изображение является цветным, размер его фиксирован. Необходимо исследовать зависимость оценки PSNR от коэффициента качества сжатия при одинаковой длине сообщения. PSNR наиболее часто используется для измерения уровня...

Интерполяция сплайнами 7-го порядка с дефектом 4

Результаты интерполяции исходных точек (образующая баллона наматывания) сплайнами 5 и 7 порядка представлены на рисунках 2 и 3. Из графиков видно, что сплайны 7-го порядка обеспечивают непрерывность третьей производной. Кроме того, сплайны 7-го порядка...

Похожие статьи

Исследование механизмов защиты цифровой видеоинформации...

В качестве методов восстановления изображения рассматривались методы билинейной интерполяции, бикубической интерполяции

В результате исследований были получены следующие результаты: ‒ Бикубическая интерполяция сплайнами позволяет добиться...

Использование предварительного масштабирования для...

Исходное изображение с разрешением было отмасштабировано вниз с 7-ю разними

После передачи изображение восстанавливается алгоритмом компрессии, после чего

Основные термины (генерируются автоматически): JPEG, PSNR, коэффициент сжатия, BER...

Многомерная интерполяция сеточной вектор-функции

Рассмотрена задача интерполяции функции, заданной на регулярной сетке, для случая большого числа переменных. Предложена формула для интерполирующей функции в случае произвольного числа переменных n. Исследованы свойства интерполирующей функции и...

Метод мониторинга информационной безопасности на основе...

Метод улучшения оценок метода максимального правдоподобия... Для расчета интервальных оценок может быть использован способ

Результаты интерполяции исходных точек (образующая баллона наматывания) сплайнами 5 и 7 порядка представлены на рисунках 2 и 3...

Разработка методики автоматизированной идентификации крон...

Методика будет полезна для автоматизации процесса тематической интерпретации

Такого разрешения, как правило, недостаточно для выделения отдельных крон деревьев на

Другой метод поиска линий на бинарном изображении: ‒ Исходное изображение разбивается...

Одномерная оптимизация методом Пауэлла и онлайн-реализация...

Полезная информация.

В работе изложен алгоритм одного из методов одномерной оптимизации, который называется квадратичная интерполяция или метод Пауэлла.

Ключевые слова: одномерная оптимизация, квадратичная интерполяция, метод Пауэлла...

Явные формулы многомерной интерполяции | Статья в журнале...

1. Введение. Задача интерполяции является одной из основных задач численных методов. С её помощью решаются задачи приближённого аналитического представления, дифференцирования, интегрирования таблично заданных функций или функций со сложным...

Сокрытие информации в коэффициентах спектральных...

Постановка эксперимента 1: исходное изображение является цветным, размер его фиксирован. Необходимо исследовать зависимость оценки PSNR от коэффициента качества сжатия при одинаковой длине сообщения. PSNR наиболее часто используется для измерения уровня...

Интерполяция сплайнами 7-го порядка с дефектом 4

Результаты интерполяции исходных точек (образующая баллона наматывания) сплайнами 5 и 7 порядка представлены на рисунках 2 и 3. Из графиков видно, что сплайны 7-го порядка обеспечивают непрерывность третьей производной. Кроме того, сплайны 7-го порядка...

Задать вопрос