本技术方案介绍了一种图像超分辨率增强技术及其系统,属于图像处理领域。该技术方案包括获取图像数据,进行预处理;构建超分辨率网络模型,并进行后续处理以实现图像质量的提升。
背景技术
图像超分辨率技术是一种从低分辨率图像生成高分辨率图像的方法,在计算机视觉领域具有重要的研究价值和广泛的应用前景。随着现代社会对图像和视频质量要求的不断提升,图像超分辨率技术在诸多实际场景中有着迫切需求。例如,在医学影像中,超分辨率技术可以用于提高低分辨率医疗图像的细节,有助于医生进行更加精准的诊断;在遥感领域,超分辨率可以帮助提高卫星图像的分辨率,便于监控和分析大面积区域的细微变化;在安防监控中,超分辨率技术能够增强视频图像的清晰度,更清楚地识别面部特征或车牌号码。
传统的图像超分辨率方法主要依赖于插值算法、基于稀疏表示的重建方法等,这些方法往往在复杂纹理区域表现不足,难以捕捉高频细节信息。随着深度学习的飞速发展,基于卷积神经网络(CNN)的图像超分辨率方法得到了广泛关注。这类方法通过大规模数据训练,能够自适应地学习低分辨率到高分辨率的映射关系,并在图像细节复原和高频信息重建方面表现出显著优势。
近年来,基于Transformer结构的图像超分辨率方法逐渐成为研究热点。相比于传统的卷积网络,Transformer具有更强的全局建模能力,能够更好地捕捉图像的长程依赖性,进而提升重建质量。尤其是在高频纹理恢复、细节保留以及复杂结构的处理上,Transformer框架展示了其独特的优势。在 SISR 领域,一项基于Transformer的值得注意的工作是SwinIR,它采用 Swin Transformer进行图像超分辨率。与 ViT等早期作品不同,SwinIR 克服了丢失高频细节等问题,在图像超分辨率任务中取得了显著的提升。随后,一系列涉及基于 Transformer 的设计的作品,如Swin-FIR和ELAN,进一步改进了SwinIR,并取得了出色的SISR结果。
基于 Transformer 的 SISR 方法均采用基于窗口的自注意力机制,其中自注意力机制的计算复杂度与窗口大小成二次函数关系。最近的工作表明,基于窗口的注意力机制的性能与窗口所包含的关键像素数量有关。因此,提高超分辨率质量的一种直接方法是增加局部窗口的大小,但这会导致较高的计算成本。为了解决这个问题,一些方法尝试采用精心设计的注意力模式,让窗口在注意力过程中包含更多像素。虽然这些手动设计的注意模式有效,但在数据处理的过程中,一些重要的远距离特征可能仍会被遗漏,而不太重要的特征可能会被保留,对处理器计算要求较高,在计算复杂度随窗口大小成二次增长,且手动设计的注意力模式在处理远距离重要特征时表现不佳,限制了图像重建的效果。
实现思路