Форматы высокой четкости

Сверхразрешение

2007-07-18 14:55 |

Сверхразрешение – это способ использования нескольких изображений одного объекта для создания изображения большего разрешения. Это получается, только если изображения сдвинуты на доли пикселя относительно друг друга. Алгоритм сверхразрешения способен создавать большие изображения, содержащие информацию меньших исходных изображений.

Эта техника, в определенном смысле, увеличивает разрешение системы формирования изображения. Существует несколько точек зрения на то, что следует считать техникой СР. Некоторые относят сюда только методики, способные зайти за дифракционный предел системы, другие также рассматривают те, которые только преодолевают ограничения цифрового сенсора изображения.

Есть варианты СР с использованием одного или нескольких изображений низкого разрешения. Алгоритмы также делятся по своему домену: частотный домен или пространственный. В результате объединения нескольких изображений низкого разрешения (low-resolution, LR) образуется одно изображение повышенного разрешения.

Внутри алгоритма

Хотелось бы иметь возможность увеличивать разрешение изображений для множества приложений. Идеальный алгоритм должен быть быстрым, и должен увеличивать резкость и детализацию как на краях, так и внутри текстурированных областей, не добавляя артефактов.

В одном таком алгоритме анализируется большое количество пар изображений, состоящих из версий высокого и низкого разрешения одного и того же объекта. Затем каждое изображение делится на зоны высокого и низкого разрешения. Зоны описываются векторами в непрерывном пространстве, а затем плотности вероятностей моделируются, используя гауссовские смеси распределений.

Каждая зона изображения низкого или высокого разрешения является вершиной сети Маркова. Начиная работать с новым изображением, нам необходимо выдвинуть гипотезу о соответствующих предполагаемых элементах высокого разрешения. Мы оцениваем априорные и условные распределения данных высокого разрешения при исходных наблюдаемых данных низкого разрешения. Элементы высокого разрешения представляют собой выборку из тех элементов высокого разрешения, которые пересекаются с наблюдаемыми элементами низкого разрешения в этой вершине. Это называется «рядом подозреваемых». Каждая вершина имеет свой набор подозреваемых.

Все области в «ряде подозреваемых» вершины похожи тем, что могут быть преобразованы в наблюдаемое изображение низкого разрешения в этой вершине. Следующим шагом будет оценка вероятностей с помощью системы уравнений распространения доверия. Вычисление сводится к трем итерациям. Сами итерации занимают около 5 секунд каждая. Как бы то ни было, время подготовки к началу вычисления занимает около часа.

Дорога к HD

На демонстрации в кампусе Intel в Санта-Кларе компания запустила алгоритм СР на компьютере с двухъядерным процессором Intel для увеличения разрешения Web-камеры. Алгоритм увеличил разрешение захваченного видео в 4 раза без заметной задержки. Алгоритм написан так, что он подстраивается под количество ядер: чем их больше, тем больше фрагментируется обработка. Разные участи видео отведены разным ядрам. Если использовать такую методику, потребуется около 150 ядер, чтобы преобразовывать DVD видео в HD DVD в реальном времени.

Люди начинают покупать HDTV устройства и обнаруживают, что большая часть видеопродукции не достигла того разрешения, которое эти устройства поддерживают. Это может дать толчок распространению этой технологии. Хотя, на этот момент, к сожалению, Intel не планирует сделать алгоритм коммерчески доступным.

Varun Aggarwal, Mitsubishi Electric Research Laboratories