Abstract

In this paper, we propose a super-resolution (pixel grid refinement) method for digital images. It is based on the linear filtering of a zero-padded discrete signal. We introduce a continuous-discrete observation model to create a reconstruction system. The proposed observation model is typical of real-world imaging systems - an initially continuous signal first undergoes linear (dynamic) distortions and then is subjected to sampling and the effect of additive noise. The proposed method is optimal in the sense of mean square recovery error minimization. In the theoretical part of the article, a general scheme of the linear super-resolution of the signal is presented and expressions for the impulse and frequency responses of the optimal reconstruction system are derived. An expression for the error of such restoration is also derived. For the sake of brevity, the entire description is presented for one-dimensional signals, but the obtained results can easily be generalized for the case of two-dimensional images. The experimental section of the paper is devoted to the analysis of the super-resolution reconstruction error depending on the parameters of the observation model. The significant superiority of the proposed method in terms of the reconstruction error is demonstrated in comparison with linear interpolation, which is usually used to refine the grid of image pixels.

Highlights

  • We propose a super-resolution method for digital images

  • It is based on the linear filtering of a zero-padded discrete signal

  • We introduce a continuous-discrete observation model to create a reconstruction system

Read more

Summary

Общая схема линейного сверхразрешения сигнала

Требуется как можно более точно восстановить непрерывный сигнал, т.е. получить его оценку x(в)(t) по наблюдаемым дискретным отсчетам. Для фиксированного значения восстановление отсчетов сигнала при помощи ЛИС-системы описывается дискретной сверткой [36]:. – последовательность, соответствующая восстановленным дискретным значениям непрерывного сигнала x(в) (nT + ), сдвинутым на Δ относительно положения отсчетов yд (n) наблюдаемого искаженного сигнала; g (k) – импульсная характеристика (ИХ) восстанавливающей ЛИС-системы. Что, варьируя параметр Δ, мы сможем получать оценки исходного сигнала x(в) (t) при любом значении непрерывного аргумента, то есть решить поставленную задачу сверхразрешающего восстановления. Покажем, что на практике можно обойтись единственной восстанавливающей ЛИСсистемой, но примененной к последовательностям, соответствующим измельченному шагу дискретизации. Что формула свертки (2) остается в силе и для последовательностей (4) – (6) с новыми индексами, соответствующими измельченному в L раз шагу дискретизации непрерывного сигнала:. ИХ восстанавливающей дискретной ЛИС-системы, действующей на наблюдаемую последовательность отсчетов искаженного сигнала, дополненную нулями по формуле (6)

Непрерывно-дискретная линейная модель наблюдения сигнала
Оптимальное восстановление дискретных значений непрерывного сигнала
Ошибка оптимального восстановления
Оптимальное восстановление полного непрерывного сигнала
Исследование предлагаемого метода
Dx 2 2

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.