Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2009.01a
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pp.355-359
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2009
In this paper, we describe self-training super-resolution. Our approach is based on example based algorithms. Example based algorithms need training images, and selection of those changes the result of the algorithm. Consequently it is important to choose training images. We propose self-training based super-resolution algorithm which use an input image itself as a training image. It seems like other example based super-resolution methods, but we consider training phase as the step to collect primitive information of the input image. And some artifacts along the edge are visible in applying example based algorithms. We reduce those artifacts giving weights in consideration of the edge direction. We demonstrate the performance of our approach is reasonable several synthetic images and real images.
Example-based super resolution is a method to restore a high resolution image from low resolution images through training and retrieval of image patches. It is not only good in its performance but also available for a single frame low-resolution image. However, its time complexity is very high because it requires lots of comparisons to retrieve image patches in restoration process. In order to improve the restoration speed, an efficient patch retrieval algorithm is essential. In this paper, we applied various high-dimensional feature retrieval methods, available for the patch retrieval, to a practical example-based super resolution system and compared their speed. As well, we propose to apply the multi-phase candidate reduction approach to the patch retrieval process, which was successfully applied in character recognition fields but not used for the super resolution. In the experiments, LSH was the fastest among conventional methods. The multi-phase candidate reduction method, proposed in this paper, was even faster than LSH: For $1024{\times}1024$ images, it was 3.12 times faster than LSH.
In this paper, we propose a method to analyze the loss region of the dictionary-based super resolution result learned for image quality improvement and to map the learning data according to the analyzed loss region. In the conventional learned dictionary-based method, a result different from the feature configuration of the input image may be generated according to the learning image, and an unintended artifact may occur. The proposed method estimate loss information of low resolution images by analyzing the reconstructed contents to reduce inconsistent feature composition and unintended artifacts in the example-based super resolution process. By mapping the training data according to the final interpolation feature map, which improves the noise and pixel imbalance of the estimated loss information using a Gaussian-based kernel, it generates super resolution with improved noise, artifacts, and staircase compared to the existing super resolution. For the evaluation, the results of the existing super resolution generation algorithms and the proposed method are compared with the high-definition image, which is 4% better in the PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) and 3% in the SSIM (Structural SIMilarity Index).
This paper presents a similarity search method based on mixed norm for enhancing self-example-based single image super-resolution. In order to incorporate the local statistical characteristics of the patches into the super-resolution image reconstruction, we propose a method to determine the order of the norm according to the patch inclination and use it as a similarity search between patches. Experimental results demonstrate that the proposed similarity search method has the capability to improve the performance of existing search method.
For single image super resolution (SR), interpolation based and example based algorithms are extensively used. The interpolation algorithms have the strength of theoretical simplicity. However, those algorithms are tending to produce high resolution images with jagged edges, because they are not able to use more priori information. Example based algorithms have been studied in the past few years. For example based SR, the nearest neighbor based algorithms are extensively considered. Among them, neighbor embedding (NE) has been inspired by manifold learning method, particularly locally linear embedding. However, the sizes of local training sets are always too small. So, NE algorithm is weak in the performance of the visuality and quantitative measure by the poor generalization of nearest neighbor estimation. An improved NE algorithm with Support Vector Regression (SVR) was proposed to solve this problem. Given a low resolution image, the pixel values in its high resolution version are estimated by the improved NE. Comparing with bicubic and NE, the improvements of 1.25 dB and 2.33 dB are achieved in PSNR. Experimental results show that proposed method is quantitatively and visually more effective than prior works using bicubic interpolation and NE.
Super-resolution (SR) has great significance in image processing because it enables downstream vision tasks with high spatial resolution. Recently, SR studies have adopted deep learning networks and achieved remarkable SR performance compared to conventional example-based methods. Deep-learning-based SR models generally require low-resolution (LR) images and the corresponding high-resolution (HR) images as training dataset. Due to the difficulties in obtaining real-world LR-HR datasets, most SR models have used only HR images and generated LR images with predefined degradation such as bicubic downsampling. However, SR models trained on simple image degradation do not reflect the properties of the images and often result in deteriorated SR qualities when applied to real-world images. In this study, we propose an image degradation model for HR satellite images based on the modulation transfer function (MTF) of an imaging sensor. Because the proposed method determines the image degradation based on the sensor properties, it is more suitable for training SR models on remote sensing images. Experimental results on HR satellite image datasets demonstrated the effectiveness of applying MTF-based filters to construct a more realistic LR-HR training dataset.
Example-based super resolution(EBSR) is a method to reconstruct high-resolution images by learning patch-wise correspondence between high-resolution and low-resolution images. It can reconstruct a high-resolution from just a single low-resolution image. However, when it is applied to a text image whose font type and size are different from those of training images, it often produces lots of noise. The primary reason is that, in the patch matching step of the reconstruction process, input patches can be inappropriately matched to the high-resolution patches in the patch dictionary. In this paper, we propose a new patch matching method to overcome this problem. Using an image observation model, it preserves the correlation between the input and the output images. Therefore, it effectively suppresses spurious noise caused by inappropriately matched patches. This does not only improve the quality of the output image but also allows the system to use a huge dictionary containing a variety of font types and sizes, which significantly improves the adaptability to variation in font type and size. In experiments, the proposed method outperformed conventional methods in reconstruction of multi-font and multi-size images. Moreover, it improved recognition performance from 88.58% to 93.54%, which confirms the practical effect of the proposed method on recognition performance.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.3
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pp.154-161
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2015
A novel multiframe super-resolution (SR) algorithm is presented to overcome the limitation of existing single-image SR algorithms using motion information from adjacent frames in a video. The proposed SR algorithm consists of three steps: i) definition of a local region using interframe motion vectors, ii) multiscale patch generation and adaptive selection of multiple optimum patches, and iii) combination of optimum patches for super-resolution. The proposed algorithm increases the accuracy of patch selection using motion information and multiscale patches. Experimental results show that the proposed algorithm performs better than existing patch-based SR algorithms in the sense of both subjective and objective measures including the peak signal-to-noise ratio (PSNR) and structural similarity measure (SSIM).
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.18
no.12
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pp.2946-2952
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2014
Among the Example based Super Resolution(SR) techniques, Neighbor embedding(NE) has been inspired by manifold learning method, particularly locally linear embedding. However, the poor generalization of NE decreases the performance of such algorithm. The sizes of local training sets are always too small to improve the performance of NE. We propose the Learning Sparse-Neighbor Image Representation baesd on SVR having an excellent generalization ability to solve this problem. Given a low resolution image, we first use bicubic interpolation to synthesize its high resolution version. We extract the patches from this synthesized image and determine whether each patch corresponds to regions with high or low spatial frequencies. After the weight of each patch is obtained by our method, we used to learn separate SVR models. Finally, we update the pixel values using the previously learned SVRs. Through experimental results, we quantitatively and qualitatively confirm the improved results of the proposed algorithm when comparing with conventional interpolation methods and NE.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.10a
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pp.733-735
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2014
Example based Super Resolution(SR) is using the correspondence between the low and high resolution image from a database. This method uses only one image to estimate a high resolution image and can get the larger image than 2 times. Example based SR is proposed to solve the problem of classical SR. Neighbor embedding(NE) has been inspired by manifold learning method, particularly locally linear embedding. However, the poor generalization of NE decreases the performance of such algorithm. The sizes of local training sets are always too small to improve the performance of NE. We propose the advanced NE baesd on SVR having an excellent generalization ability to solve this problem. Given a low resolution image, we estimate a pixel in its high resolution version by using SVR based NE. Through experimental results, we quantitatively and qualitatively confirm the improved results of the proposed algorithm when comparing with conventional interpolation methods and NE.
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