Реконструкция изображений со сверхразрешением: технический обзор

Для преодоления ограничений, обусловленных технологией производства сенсоров и оптики, необходим новый подход к повышению пространственного разрешения. Одним из перспективных подходов является применение методов обработки сигналов для получения изображения или последовательности изображений высокого разрешения (HR) на основе нескольких наблюдаемых изображений низкого разрешения (LR). Такой подход к повышению разрешения стал одним из наиболее активно исследуемых направлений и известен как реконструкция изображений со сверхразрешением (SR), реконструкция изображений высокого разрешения или просто повышение разрешения. В этой статье термин «реконструкция изображений со сверхразрешением» используется для обозначения подхода к повышению разрешения на основе обработки сигналов, поскольку слово «сверх» в термине «сверхразрешение» хорошо отражает способность метода преодолевать inherentные ограничения разрешения систем формирования изображений низкого разрешения. Основное преимущество подхода на основе обработки сигналов заключается в его потенциально более низкой стоимости при сохранении возможности использования существующих систем формирования изображений низкого разрешения. Реконструкция изображений со сверхразрешением доказала свою полезность во многих практических задачах, в которых можно получить несколько кадров одной и той же сцены, включая медицинскую визуализацию, спутниковую съёмку и обработку видеоданных. Цель этой статьи — познакомить читателей, не имеющих опыта в данной области, с концепцией алгоритмов сверхразрешения и представить обзор для специалистов. Для этого мы приводим технический обзор различных существующих методик сверхразрешения, которые часто применяются. Перед рассмотрением существующих алгоритмов сверхразрешения мы сначала моделируем процесс получения изображения низкого разрешения.