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基于卷积神经网络的超分辨率格子Boltzmann方法研究 被引量:1
1
作者 罗仁宇 李奇志 +3 位作者 祖公博 黄云进 杨耿超 姚清河 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3612-3624,共13页
对于隧道突涌水、飞行器和汽车外形设计等与流动相关的问题,通常使用计算流体力学(CFD)来预测流场特征和分析结构性能,为设计的快速迭代提供技术支撑.然而,高精度CFD仿真需要大量的计算资源.近年来,基于机器学习的超分辨率流场重构方法... 对于隧道突涌水、飞行器和汽车外形设计等与流动相关的问题,通常使用计算流体力学(CFD)来预测流场特征和分析结构性能,为设计的快速迭代提供技术支撑.然而,高精度CFD仿真需要大量的计算资源.近年来,基于机器学习的超分辨率流场重构方法在流体力学领域取得了重大进展.本文首次基于格子Boltzmann方法(LBM),结合卷积神经网络,建立新的超分辨率流场重构模型(SRLBM),将介观分布函数从低分辨率重建至高分辨率,进而还原宏观速度场与涡量场.首先,使用LBM模拟了不同雷诺数下的二维圆柱绕流,从多方面与文献进行对比,验证了LBM的准确性.然后,将二维圆柱绕流数据作为SRLBM的训练集,并对比不同缩放系数下SRLBM的重建效果.结果表明,SRLBM在不同缩放系数下均能准确恢复高分辨率分布函数.在8倍缩放系数下,相比双三次插值重建方法,SRLBM重建的分布函数误差降低了近60%,宏观场误差降低了近70%.即使在32倍缩放系数下,SRLBM还原的宏观场与直接数值模拟结果基本保持一致.固体体积分数作为额外输入通道可有效提高SRLBM的预测能力,在32倍缩放系数下,可使圆柱区域相对误差降低近40%.SRLBM具有一定的泛化能力,当缩放系数为8时,在一定雷诺数范围内重建的高分辨率流场误差小于3%.因此,SRLBM在经过充分训练后,具备成为高精度复杂流场快速重构方法的潜力. 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 深度学习 分辨率 卷积神经网络 流场重构
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图像复原与超分辨率重构基本适用条件及提高空间分辨率上限的研究 被引量:9
2
作者 吴艳 陈凡胜 陈桂林 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期351-356,共6页
从离散—离散的成像系统出发,在理论上分析了图像复原与超分辨率重构的基本适用条件及提高图像分辨率的上限,从图像处理的角度给出了基本适用条件的量化指标,最后对理论分析结论进行了实验验证,并对实际应用中不可避免的噪声影响进了研... 从离散—离散的成像系统出发,在理论上分析了图像复原与超分辨率重构的基本适用条件及提高图像分辨率的上限,从图像处理的角度给出了基本适用条件的量化指标,最后对理论分析结论进行了实验验证,并对实际应用中不可避免的噪声影响进了研究,实验结果与理论研究结论一致. 展开更多
关键词 图像复原 分辨率重构 分辨率上限
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基于改进K-SVD字典学习的超分辨率图像重构 被引量:15
3
作者 史郡 王晓华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期997-1000,共4页
针对已有算法中字典训练的时间消耗巨大的问题,提出了一种改进的基于字典学习的超分辨率图像重构算法.本文将K-SVD字典算法和高低分辨率联合生成的思想结合起来,形成新的字典训练方法,并将由该算法生成的高低分辨率字典应用于基于稀疏... 针对已有算法中字典训练的时间消耗巨大的问题,提出了一种改进的基于字典学习的超分辨率图像重构算法.本文将K-SVD字典算法和高低分辨率联合生成的思想结合起来,形成新的字典训练方法,并将由该算法生成的高低分辨率字典应用于基于稀疏表示的超分辨率重构.重构仿真实验证明算法不仅有效降低了字典训练所消耗的时间,而且能够改善重构高分辨图像的质量. 展开更多
关键词 分辨率重构 K-SVD 字典学习 联合字典训练
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光滑逼近超完备稀疏表示的图像超分辨率重构 被引量:3
4
作者 路锦正 张启衡 +1 位作者 徐智勇 彭真明 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期123-129,共7页
为改善单帧降质图像的分辨率水平,提出了一种新的基于稀疏表示的学习法超分辨率图像重构方法。针对信号在既定的欠定超完备字典下的非稀疏性问题,采用光滑的递减函数逼近L0范数以避免对稀疏度先验的依赖,从而实现待重构图像块的有效稀... 为改善单帧降质图像的分辨率水平,提出了一种新的基于稀疏表示的学习法超分辨率图像重构方法。针对信号在既定的欠定超完备字典下的非稀疏性问题,采用光滑的递减函数逼近L0范数以避免对稀疏度先验的依赖,从而实现待重构图像块的有效稀疏表示,同时通过梯度下降的迭代优化获得稳定的收敛解。与双立方插值相比,图像的三倍超分辨实验显示,图像峰值信噪比(PSNR)提高2dB,框架相似性(SSIM)改善0.04,重构图像剔除了更多的模糊退化及边缘伪迹。该方法适于单帧降质图像的超分辨率增强。 展开更多
关键词 稀疏表示 完备字典 光滑L0范数 分辨率重构
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超分辨率图像重构算法的研究 被引量:8
5
作者 洪功义 姜昱明 吴园 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2004年第4期84-87,共4页
图像重构是数字图像处理的一个重要分支。文章在图像配准的基础之上,采用后向投影迭代算法对图像序列进行了高分辨率重构,并给出了其中详细的算法和实现过程。实验仿真结果表明该算法运算量小,收敛速度较快,具有良好重构效果。
关键词 分辨率 图像重构 图像配准 后向投影迭代
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正则化恢复联合稀疏表示的图像超分辨率重构 被引量:4
6
作者 路锦正 吴斌 张启衡 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1-7,共7页
为改善强降质图像的分辨率水平,提出了一种正则化恢复联合稀疏表示的单帧图像超分辨率重构框架。为同时放大图像并抑制模糊及噪声,首先根据退化估计正则化平衡极小问题的逼近项和先验项,然后基于初步的锐利清晰图像和预先建立的图像超... 为改善强降质图像的分辨率水平,提出了一种正则化恢复联合稀疏表示的单帧图像超分辨率重构框架。为同时放大图像并抑制模糊及噪声,首先根据退化估计正则化平衡极小问题的逼近项和先验项,然后基于初步的锐利清晰图像和预先建立的图像超完备稀疏表示字典实现边缘保持的图像分辨率放大。正则化恢复的输出改善了传统学习法图像超分辨中低频分量的双立方插值版本,同时对降质的有效抑制降低了字典原子对退化信息的依赖性。实验结果表明,本方法可对模糊含噪的低分辨率图像实现有效的超分辨率重构。 展开更多
关键词 正则化恢复 稀疏表示 学习法分辨 分辨率重构
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基于局部约束的人脸图像超分辨率重构算法 被引量:6
7
作者 朱华生 徐晨光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期217-221,共5页
基于超完备稀疏表示理论,并根据人脸图像的特征,提出一种基于局部约束的人脸图像超分辨率重构算法。该算法首先通过样本训练出一对高、低分辨率相关联的冗余字典;再根据局部范围内人脸图像的相关性,重构出高分辨率图像;最后对图像进行... 基于超完备稀疏表示理论,并根据人脸图像的特征,提出一种基于局部约束的人脸图像超分辨率重构算法。该算法首先通过样本训练出一对高、低分辨率相关联的冗余字典;再根据局部范围内人脸图像的相关性,重构出高分辨率图像;最后对图像进行全局优化。为验证算法的有效性,本文利用ORL标准图像库进行了对比实验,实验结果表明,该算法能够有效提高峰值信噪比,同时能够更好地恢复人脸图像的高频信息,有一定的实用价值。 展开更多
关键词 分辨率重构 稀疏表示 局部约束 人脸图像
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改进的基于邻域嵌入的图像超分辨率重构 被引量:5
8
作者 李强 刘哲 +1 位作者 南炳炳 顾淑音 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期13-18,共6页
为了提高传统的基于邻域嵌入的图像超分辨率重构算法的时间效率,采用了一种利用图像块方向信息进行邻域选择和训练集分类的新方法。该方法首先利用图像块方向的不同对训练集进行分类,然后在分类后的子训练集中选择与待重构图像块的方向... 为了提高传统的基于邻域嵌入的图像超分辨率重构算法的时间效率,采用了一种利用图像块方向信息进行邻域选择和训练集分类的新方法。该方法首先利用图像块方向的不同对训练集进行分类,然后在分类后的子训练集中选择与待重构图像块的方向相似的图像块作为邻域进行重构,并对重构结果进行迭代反投影全局后处理,进一步提高重构质量,最后对改进方法进行数值实验验证。结果表明,该方法不仅把超分辨率重构的时间效率提高了10倍以上,而且重构质量也得到了改善,具有较好的实际应用价值。 展开更多
关键词 图像处理 分辨率重构 邻域嵌入 方向 迭代反投影
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基于半像素运动信息的快速超分辨率图像重构算法 被引量:2
9
作者 杜娟 余英林 谢胜利 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期53-58,共6页
提出了一种全新的、利用半像素运动信息进行超分辨率重构的快速算法.该算法连续两次使用了图像的一维统计特性:第一次将图像分为运动区域和背景区域;第二次针对运动区域估计各像素的运动范围.在对运动区域进行运动估计和运动补偿后获得... 提出了一种全新的、利用半像素运动信息进行超分辨率重构的快速算法.该算法连续两次使用了图像的一维统计特性:第一次将图像分为运动区域和背景区域;第二次针对运动区域估计各像素的运动范围.在对运动区域进行运动估计和运动补偿后获得N个运动补偿图,最后结合背景区域,利用数据融合技术获得超分辨率的重构图像.试验结果表明,该算法计算量小、复杂度低,无论是最小均方误差,还是信噪比或峰值信噪比,均好于传统的双线性内插法. 展开更多
关键词 分辨率重构 运动估计 运动补偿 数据融合
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小波结合偏微分插值的图像超分辨率重构算法 被引量:2
10
作者 席志红 张越 邵欣 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期72-76,共5页
针对传统的小波和偏微分方程(PDE)算法无法准确估计图像的平坦区域和边缘区域而出现虚假边缘,以及小波低频估计不准确导致的图像模糊,提出一种小波与改进的PDE插值结合的图像超分辨率重构算法。该算法首先对传统的PDE算法进行改进,提出... 针对传统的小波和偏微分方程(PDE)算法无法准确估计图像的平坦区域和边缘区域而出现虚假边缘,以及小波低频估计不准确导致的图像模糊,提出一种小波与改进的PDE插值结合的图像超分辨率重构算法。该算法首先对传统的PDE算法进行改进,提出一种加权拟合的PDE插值法对图像边缘实现较好的定位;然后利用小波提取高频成分并调整其系数,并将增强幅度后的原始图像作为低频部分,进行小波逆变换获得高质量的重建图像。实验结果表明:这种方法可以充分发挥两种算法的优点,不仅在提高图像分辨率的同时较好地保留了原始图像的细节信息,还提高了放大后图像的亮度和清晰度。 展开更多
关键词 图像重构 分辨率 小波变换 PDE插值 数据融合
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下采样对复眼图像超分辨率重构效果的影响 被引量:1
11
作者 胡江涛 黄峰 +2 位作者 张雏 刘秉琦 王元铂 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期43-45,共3页
针对复眼超分辨率重构系统中,当以不同成像分辨率(对应不同的下采样因子)的器件拍摄同一场景时,重构效果相对于各自低分辨率图像改善程度不同的问题,研究了下采样程度与复眼超分辨率重构效果之间的关系。通过仿真实验获取不同下采样因... 针对复眼超分辨率重构系统中,当以不同成像分辨率(对应不同的下采样因子)的器件拍摄同一场景时,重构效果相对于各自低分辨率图像改善程度不同的问题,研究了下采样程度与复眼超分辨率重构效果之间的关系。通过仿真实验获取不同下采样因子下低分辨率图像的重构结果,从信息熵、信噪比和峰值信噪比对重构前后图像质量进行评价,并采用Romchi Ruling分辨率靶板对仿真结果进行实验验证。实验结果表明:以3至4为下采样因子对512×512的lena图像采样时,信噪比提高7.29db,重构效果改善明显;以相对下采样因子2.2对50mm×50mm的Romchi Ruling分辨率靶板采样时,分辨率提高3个等级。其研究结果可用于指导复眼成像系统研制过程中对成像器件的选型。 展开更多
关键词 复眼成像系统 分辨率重构 下采样 重构效果 分辨率靶板
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超分辨率重构技术用于红外扫描系统的关键 被引量:1
12
作者 吴艳 安博文 +1 位作者 叶洪涛 林川 《电光与控制》 北大核心 2012年第12期63-67,共5页
超分辨率重构(SRR)技术是提高遥感图像空间分辨率最有前景的方法,红外遥感成像的空间分辨率相对可见光要低得多,研究采用SRR技术提高红外扫描图像空间分辨率有重要意义。从有效应用SRR技术的条件出发,分析它应用于红外扫描成像系统需要... 超分辨率重构(SRR)技术是提高遥感图像空间分辨率最有前景的方法,红外遥感成像的空间分辨率相对可见光要低得多,研究采用SRR技术提高红外扫描图像空间分辨率有重要意义。从有效应用SRR技术的条件出发,分析它应用于红外扫描成像系统需要解决的关键问题,对待重构图像错位量估计可通过采用固定错位量的多排传感器,并精确计算其曝光时间来解决;对待重构图像中噪声的去除,提出了基于序列逐像素比较滤波法。通过红外扫描成像实验,提出的方法可以有效解决待重构图像错位量估计不准与噪声对重构的影响。 展开更多
关键词 分辨率重构 红外 扫描成像 关键点
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大倍数超分辨率图像重构的通用快速算法 被引量:2
13
作者 张地 杜明辉 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期61-65,共5页
为了解决超分辨率图像重构的计算复杂性随着放大倍数的加大而呈指数规律急剧上升这一问题 ,文中提出了一个通用的快速超高分辨率图像重构算法 .该算法利用各低分辨率图像之间的位移关系将所有低分辨率图像进行分组 ,然后分别对每个组进... 为了解决超分辨率图像重构的计算复杂性随着放大倍数的加大而呈指数规律急剧上升这一问题 ,文中提出了一个通用的快速超高分辨率图像重构算法 .该算法利用各低分辨率图像之间的位移关系将所有低分辨率图像进行分组 ,然后分别对每个组进行超分辨图像重构 ,并重复此分组重构过程直至获得预期的分辨率 .实验结果表明 ,该快速算法能够在保持重构效果基本不变的同时 ,较大地降低超分辨率图像重构的计算复杂性 . 展开更多
关键词 分辨率 放大倍数 图像重构 快速算法
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基于VPM6467的红外视频超分辨率重构设计 被引量:3
14
作者 叶宗民 周亚凡 李永新 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第7期83-87,共5页
本文设计以VPM6467开发板为硬件平台,Visual Studio 2008为软件平台,图像滤波、积分图计算、运动补偿估计与图像修正等预处理算法在FPGA上进行,超分辨重构核心算法计算在DSP上完成,最终在计算机上实现红外视频的重构与输出。利用串口通... 本文设计以VPM6467开发板为硬件平台,Visual Studio 2008为软件平台,图像滤波、积分图计算、运动补偿估计与图像修正等预处理算法在FPGA上进行,超分辨重构核心算法计算在DSP上完成,最终在计算机上实现红外视频的重构与输出。利用串口通信技术将各种不同功能的部件集成为一个重构系统,实现对舰船目标低分辨率红外视频的超分辨率重构。在探测器获取的红外视频分辨率达不到要求的情况下,为红外视景仿真研究提供高分辨率红外视频,为光学目标特性研究提供高质量的图像。 展开更多
关键词 红外视频 分辨率 重构 DSP
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联合运动估计与基于模式的超分辨率图像重构 被引量:1
15
作者 张地 彭宏 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期180-183,共4页
超分辨率图像重构是利用关于同一场景的多帧低分辨率图像重构出一幅具有更高分辨率图像的过程.已有的超分辨率图像重构算法对于人工模拟所得到的低分辨率图像序列具有很好的效果,但对于拍摄到的真实低分辨率图像序列而言,重构后的图像... 超分辨率图像重构是利用关于同一场景的多帧低分辨率图像重构出一幅具有更高分辨率图像的过程.已有的超分辨率图像重构算法对于人工模拟所得到的低分辨率图像序列具有很好的效果,但对于拍摄到的真实低分辨率图像序列而言,重构后的图像往往比较模糊,有时甚至仍然无法分辨.为此,本文提出了一个联合运动估计与基于模式的超分辨率图像重构算法.实验结果表明,该算法能够得到优于常规算法的高分辨率图像. 展开更多
关键词 分辨率 模式识别 图像序列 图像重构
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POCS超分辨率图像重构的快速算法 被引量:4
16
作者 张地 杜明辉 《信息技术》 2004年第7期1-3,10,共4页
超分辨率图像重构是将多帧低分辨率图像重构成一幅高分辨率图像的过程。由于其求解是一大型病态求逆问题,计算量随着放大倍数的增加而急剧上升,如何降低计算复杂度是超分辨率成像所面临的一个急需解决的课题。提出了一个基于POCS的高分... 超分辨率图像重构是将多帧低分辨率图像重构成一幅高分辨率图像的过程。由于其求解是一大型病态求逆问题,计算量随着放大倍数的增加而急剧上升,如何降低计算复杂度是超分辨率成像所面临的一个急需解决的课题。提出了一个基于POCS的高分辨率图像重构的快速算法。其原理是利用各低分辨率图像之间位移的关系将所有的低分辨率图像进行重组,然后对每个组进行POCS超分辨图象重构。实验结果表明,该快速算法较大地提高了超分辨图像重构的速度。 展开更多
关键词 POCS 分辨率 图像重构 计算复杂性 位移
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基于稀疏表示和自相似学习的图像超分辨率重构 被引量:1
17
作者 李强 林文晓 《纺织高校基础科学学报》 CAS 2013年第4期548-552,共5页
基于稀疏表示的超分辨率重构算法效果依赖于样本图像信息,难以保证重构质量;基于图像结构自相似的算法利用了图像自身的附加信息,但是这些信息不足以获得很好的重构效果.本文综合利用样本图像信息和待处理低分辨率图像自身信息,提出了... 基于稀疏表示的超分辨率重构算法效果依赖于样本图像信息,难以保证重构质量;基于图像结构自相似的算法利用了图像自身的附加信息,但是这些信息不足以获得很好的重构效果.本文综合利用样本图像信息和待处理低分辨率图像自身信息,提出了一种新的方法.在基于稀疏表示的框架下把与待重建图像相似的高分辨率样本图像信息提取出来用于重构,利用低分辨率图像自身的附加信息对上一步的重构图像进行修复,进一步提高重构质量.数值实验结果表明,本算法对图像的细节部分具有更好的重构效果. 展开更多
关键词 分辨率重构 稀疏表示 附加信息 自相似学习
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一种改进的IBP超分辨率重构算法 被引量:3
18
作者 吴艳 《红外》 CAS 2009年第12期11-15,共5页
低分辨率图像的信噪比(SNR)和图像之间的配准误差对超分辨率重构效果的影响是该技术应用在遥感领域的瓶颈。本文针对图像信噪比对超分辨率重构的影响,对IBP算法进行了改进。实验表明,改进的IBP算法收敛速度快,相对于传统的POCS与IBP算法... 低分辨率图像的信噪比(SNR)和图像之间的配准误差对超分辨率重构效果的影响是该技术应用在遥感领域的瓶颈。本文针对图像信噪比对超分辨率重构的影响,对IBP算法进行了改进。实验表明,改进的IBP算法收敛速度快,相对于传统的POCS与IBP算法,它对低信噪比低分辨率图像的重构具有更好的效果。 展开更多
关键词 分辨率重构 图像信噪比 空间分辨率 改进的IBP算法
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用于图像超分辨率的轻量化特征蒸馏注意力网络
19
作者 常开荣 孙俊 胡明志 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2024年第6期56-64,81,共10页
针对现有的图像超分辨率网络存在图像细节特征恢复能力较弱、参数量大、计算成本高的问题,提出了一种轻量化特征蒸馏注意力网络(LRFDAN)。首先,设计了新颖的残差特征蒸馏模块进行有效特征提取;其次,利用蓝图可分离卷积替代标准卷积以减... 针对现有的图像超分辨率网络存在图像细节特征恢复能力较弱、参数量大、计算成本高的问题,提出了一种轻量化特征蒸馏注意力网络(LRFDAN)。首先,设计了新颖的残差特征蒸馏模块进行有效特征提取;其次,利用蓝图可分离卷积替代标准卷积以减少计算和内存需求;最后,注意力机制被集成到模型中,进一步增强模型重构能力。所提出的模型在5种基准测试数据集上进行性能验证,定量结果分析与视觉效果比较表明,与其他深度神经网络模型相比,LRFDAN在保持更好的性能和主观视觉效果的同时,大大减少了参数与计算量。进一步表明了所提出的模型在图像质量和计算效率方面的有效性。 展开更多
关键词 深度学习 单图像分辨率重构 轻量化 深度特征蒸馏 注意力机制
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低分辨率多描述编码图像的超分辨率重构
20
作者 路锦正 张启衡 +1 位作者 徐智勇 吴乐南 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期95-100,共6页
图像的高质量、低帧率传输有较广泛的应用。由于传输信道的不可靠、易丢包或误码等固有特性使传输图像降质甚至无法正常译码。本文对原图像亚采样后进行低分辨率多描述编码以增强传输鲁棒性,接收端再采用多幅解码图像超分辨率重构,可在... 图像的高质量、低帧率传输有较广泛的应用。由于传输信道的不可靠、易丢包或误码等固有特性使传输图像降质甚至无法正常译码。本文对原图像亚采样后进行低分辨率多描述编码以增强传输鲁棒性,接收端再采用多幅解码图像超分辨率重构,可在相同信道条件下得到2~3dB的PSNR增益。并且可以结合目前几乎所有的图像多描述编码技术和超分辨率重构算法,有很强的应用和推广价值。 展开更多
关键词 多描述编码 亚采样 分辨率重构 凸集投影
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