视频图像超分辨率重建的块运动估计研究

本项目主要研究视频图像超分辨率重建的块运动估计理论及关键技术，针对传统运动估计快速搜索算法的局限性，划分影响运动估计效率的关键理论和技术问题，充分利用运动向量的相关性与2D特征建模，开拓运动向量建模的新领域，提炼影响运动估计质量的重要理论- - 2D离散系统H∞滤波，探索滤波问题的新型多项式参数依赖Lyapunov泛函解决方案，进而实现高精度、强鲁棒的运动估计结果。涉及的研究内容包括：运动估计的2D离散系统建模理论、2D离散系统的H∞滤波理论、块运动估计算法、分级块匹配算法等，以及在以上理论和关键技术研究基础上，着眼于提高超分辨率重建的整体性能，同时结合性能极限分析，构建实用高效的新型超分辨率重构方案。.项目的完成在理论上将完善多维系统的随机状态估计工具；应用上将有助于促进我国超分辨率重建技术实现跨越式发展，抢占国际行业制高点，具有重要的科学、社会和经济意义。

本项目研究了视频图像超分辨率重建的块运动估计问题。为获取高精度、强鲁棒的运动估计结果，循序渐进地探讨了以2D离散系统H∞滤波理论为核心的运动估计解决方案。首先，根据运动向量的空间相关性和2D特征，挖掘运动模型与2D离散系统的内在联系，将运动向量的相关性问题归纳为含有能量有界扰动的2D离散系统；其次，充分考虑运动估计环境的复杂性与恶劣性，通过巧妙地引入各种数学变量，定量刻画工程现象的科学本质，理论联系实际地将研究问题提炼为含有能量有界扰动的2D离散系统H∞滤波问题；然后，构造新型Lyapunov函数，有针对性地以显示形式构建2D离散H∞滤波器，设计过程中同时兼顾了滤波器的保守性、设计的灵活性与求解的复杂性；最后，结合视频阵列平台，给出了各种信息融合及视频图像重建算法，进而在远程医疗领域做了探索性的应用研究。. 课题研究层层深入，系统地提出了一套基于2D滤波的运动估计方法。课题完成在理论上进一步完善了多维系统的随机状态估计工具；工程上有助于促进我国图像重建技术的快速发展，具有重要的科学、社会和经济意义。