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超分辨率是现在比较热门的一种图像处理技术，它将几幅分辨较低的图像合成为一幅分辨率较高的图像，对于改善铁路监控视频的质量具有重要的意义。解决该问题的关键是根据视频的降质模型，并在此基础上求出最佳的估计值。本课题的意义在于需要了解超分辨率技术的原理、分类、以及目前常用的几种超分辨率方法，并通过仿真软件对铁路监控视频超分辨率重建，比较各种方法的性能。
视频超分辨率增强有许多应用场合，如根据视频信号来产生超分辨率静态图像，扩大图像和增加细节；把普通视频信号转换成高清晰度电视标准或产生合成视频变焦(合成视频变焦就是把视频显示的一个区域按某一倍数进行放大,然后重新播放) 等。视频超分辨率增强在近年来已经成为国际上最为活跃的研究领域之一。随着多媒体应用需求带来的进一步的视频应用，视频超分辨率增强技术将具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景。
1.2 图像超分辨率重建的应用
由于超分辨率重建技术在一定条件下，可以克服图像系统内在分辨率的限制，提高被处理图像的分辨率，因而超辨率技术的应用正在快速的增长，在视频、遥感、医学和安全监控等领域具都有十分重要的应用。例如：
(1) 在数字电视(DTV)向高清晰度电视(HDTV)过度阶段，仅有部分电视节目会以HDTV 的形式播出，不少节目采用的是DTV 的形式。因此，可以利用超分辨率重建技术将DTV 信号转化为与HDTV 接收机相匹配的信号，提高电视节目的兼容性。
(2) 在采集军事与气象遥感图像时，由于受到成像条件与成像系统分辨率的限制，不可能获得清晰度很高的图像, 而通过利用超分辨率重建技术，在不改变卫星图像探测系统的前提下，可实现高于系统分辨率的图像观测。在公共安全领域，超分辨图像重建技术也有着很广阔的应用，超分辨率图像重建技术可以利用普通监视录像资料，重建出高清晰的目标图像，从而有利于相关人员的辨识。
(3) 在医学成像系统中（如CT、MRI和超声波仪器等），可以用超分辨率重建技术来提高图像质量，对病变目标进行仔细地检测，在医学检测中往往需要通过层析成像技术识别并确定出病体的精确位置及详细情况：如阴影的边缘、病体占位的大小及位置等。由于硬件设备及现有的成像技术的限制，我们还不能够获取满足更高要求的高清晰图像。由于层析成像技术的特殊机理，超分辨率图像重建技术可以在该领域获得重要的应用。
(4) 在银行、证劵等部门的安全监控系统中，当有异常情况发生后，可对监控录像进行超分辨率重建，提高图像要害部分的分辨率，从而为事件的处理提供重要的线索。
(5) 可以将超分辨率重建技术用于图像压缩。平时存储或传输低分辨率的图像信息，当有不同需要时，再利用超分辨率重构技术获得不同分辨率的图像和视频。此外，超分辨率图像重建技术有可能使图像实现从检出水平(detection level)向识别水平(recognitionlevel)的转化，或更进一步实现向细辨水平(identification level)的转化。超分辨率图像重建技术可以提高图像的识别能力和识别精度。
(6) 在资源与环境的卫星遥感应用领域中，地球资源卫星的发射是为了获取多光谱图像，通过对这些图像进行一系列的处理，可以获取不同的有用信息。例如：植被的分类及分布、区域地理结构以及水资源的分布面积等信息。但是由于现有成像技术的限制，图像的分辨率限制了图像的判别和定位的精度。利用超分辨率图像重建技术对这些图像进行重建，从而提高所需资料的获取精度[2]。
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