Анализ методов поиска подобия участков изображений для задач масштабирования и сверхразрешения

УДК 681.325

Анализ методов поиска подобия участков изображений
для задач масштабирования и сверхразрешения
СИ. Русович, студент 568м, Н.Н. Пономаренко, д.т.н., доцент
Национальный аэрокосмический университет
им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»

Масштабирование цифровых изображений широко используется при обработке и визуализации фотографий и видеопоследовательностей, например, при выводе фильма в полноэкранном режиме на монитор, имеющий большее разрешение, чем кадры этого фильма. При этом к методу масштабирования предъявляется ряд требований, таких как высокое быстродействие, обеспечение высокой четкости масштабированного изображения, отсутствие на нем артефактов.
Каким бы совершенным не был метод масштабирования, увеличение изображения сопровождается некоторым ухудшением четкости увеличенного изображения по отношению к исходному. Поэтому актуальной задачей является разработка методов повышения четкости таких изображений, реконструкции текстур на сглаженных участках. Одним из путей повышения четкости является повышение резкости изображения. Другим подходом является поиск в библиотеке образцов участков, наиболее подобных заданному, и перенос высокочастотной составляющей с них на этот участок.

В данной работе анализируются различные методы поиска подобных участков изображений с учетом того, что в первую очередь должна совпадать низкочастотная (информационная) составляющая этих участков. В частности, для разделения заданного блока изображения на частотные диапазоны предлагается использовать преобразование Хаара, которое позволяет обеспечить быстродействие, необходимое для данного класса задач.
При сравнении блоков предлагается вычислять среднеквадратическое отличие только для низкочастотной составляющей результата преобразования Хаара этих блоков. Это позволяет избежать при поиске подобных блоков влияния высокочастотной составляющей, которая на увеличенных изображениях наиболее искажена.
Проведено математическое моделирование, в ходе которого для ряда тестовых изображений и методов интерполяции проводился сравнительный анализ для предложенного метода и традиционной метрики среднеквадратического отклонения. Показано, что предложенный метод позволяет уменьшить ошибку поиска подобных блоков до 30%.
*Научный руководитель д.т.н., доцент, Н.Н. Пономаренко