4 / 18
Оценка качества изображений при повышении разрешения…
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
127
стрированную в высоком разрешении, но в ином спектральном диапазоне
(
опорное
изображение), поэтому имеет ту же форму деталей, но другие значения
интенсивностей. В некотором смысле необходимо совместить яркости исходно-
го изображения и структуру опорного. В настоящей работе эта задача решена
методом пространственно-спектрального синтеза. Созданный метод синтеза
также применяют в ситуации отсутствия опорного изображения (т. е. в задаче
интерполяции), результаты сравнивают с аналогичными результатами, полу-
ченными фильтром Ланцоша.
В настоящей работе проведен анализ различных метрик для оценки каче-
ства изображений, полученных с помощью разработанных методов повышения
пространственного разрешения на основе спектрального синтеза.
Улучшение качества изображений с привлечением опорных изображе-
ний.
Подход основан на увеличении пространственного разрешения изображе-
ний путем добавления информации о деталях изображения с помощью модели-
рования пространственного спектра изображения в области высоких частот.
Для этого используется дополнительная информация, извлекаемая из опорного
изображения высокого разрешения. Основной процедуре улучшения предше-
ствует несколько этапов обработки улучшаемого и опорного изображений.
Предварительная обработка и приведение изображений.
Предваритель-
ная обработка изображений включает в себя передискретизацию исходного
изображения до разрешения опорного, взаимную привязку исходного и опор-
ного изображений, приведение их гистограмм. Передискретизацию исходного
изображения проводят методом билинейной интерполяции. Взаимная привязка
заключается в установлении соответствия между точками двух изображений.
Она необходима для устранения относительных пространственных сдвигов, ко-
торые появляются ввиду использования разных датчиков для получения двух
изображений одной области. Используемые методы описаны в работе [15].
Спектральное преобразование. Объединение спектров.
Для вычисления
спектра
( , )
A u v
изображения
( , )
I m n
применяют
дискретное косинусное преоб-
разование
(ДКП) [28]. Использование ДКП объясняется тем, что получаемый в
результате спектр, как и исходное изображение, состоит из действительных чи-
сел, в отличие от преобразования Фурье. Далее происходит процедура слияния
фурье-образов исходного
( )
init
I
и опорного
( )
help
I
изображений. Учитывается,
что на исходном изображении наиболее значимыми являются низкие частоты, а
с опорного изображения берутся высокие частоты:
( , ) = ( , ) ( , ) (1 ( , ))
( , ),
res
init
help
A m n G m n A m n
G m n A m n
где
init
A
— двумерный косинусный спектр исходного изображения;
help
A
—
двумерный косинусный спектр опорного изображения;
( , )
G m n
— весовая
функция, близкая к единице в области малых значений
= 1,
,
m M
и
= 1,
,
n
N
и уменьшающаяся в области высоких значений. Здесь в качестве весовой функ-
ции был применен гауссиан