Ακριβής Εκτίμηση Κίνησης Και Τεχνικές Ανάκτησης Υψηλής Ανάλυσης Σε Ψηφιακές Εικόνες Και Βίντεο

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής στρέφεται γύρω από την εκτίμηση κίνησης μεγάλης ακρίβειας και την αύξηση της ανάλυσης και της ευκρίνειας (super-resolution) σε ψηφιακές εικόνες και video. Μετά από μια επισκόπηση της θεωρίας και κάποιων βασικών εννοιών, παρουσιάζονται δύο νέες μέθοδοι sub-pixel εκτίμησης κίνησης, οι οποίες αποσκοπούν στον προσδιορισμό της κίνησης με μέγιστη ακρίβεια. Η πρώτη από αυτές ακολουθεί την κλασική προσέγγιση όπου η μία εικόνα χωρίζεται σε blocks, τα οποία αντιστοιχίζονται σε blocks της άλλης εικόνας, καταλήγοντας όμως σε μια αναλυτική πολυωνυμική σχέση, η οποία προσδιορίζει εκείνα τα διανύσματα κίνησης τα οποία ελαχιστοποιούν το μέσο τετραγωνικό σφάλμα. Η δεύτερη μέθοδος ακολουθεί μια εντελώς διαφορετική και πρωτότυπη προσέγγιση, κατασκευάζοντας μία ενδιάμεση υποθετική εικόνα, η οποία χρησιμοποιείται για τον ακριβέστερο υπολογισμό της κίνησης, μειώνοντας έτσι τα σφάλματα παρεμβολής που είναι εγγενή στις πιο κλασικές προσεγγίσεις. Στον τομέα του super-resolution η διατριβή μελετά τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις: με χρήση συναρτήσεων πυρήνα, με χρήση λεξικού, και με χρήση πολλαπλών εικόνων χαμηλής ανάλυσης, η οποία και απαιτεί ακριβή εκτίμηση κίνησης. Παρουσιάζονται επιλεγμένες μέθοδοι της βιβλιογραφίας, πάνω στις οποίες προτείνονται μετατροπές και βελτιώσεις. Προτείνεται μια νέα μέθοδος super-resolution με χρήση λεξικού που κατασκευάζεται από την εικόνα προς ανακατασκευή, η οποία εστιάζει στην κανονικοποίηση και ταξινόμηση του λεξικού για την ταχεία και αποτελεσματική αναζήτηση μέσα του. Οι παρουσιαζόμενες και προτεινόμενες μέθοδοι ελέγχονται πειραματικά και συγκρίνονται μεταξύ τους και με μεθόδους στην αιχμή της τεχνολογίας. Παρατίθενται αποτελέσματα ποιοτικής και ποσοτικής αξιολόγησης και σύγκρισης, τόσο μέσω της απεικόνισης χαρακτηριστικών παραδειγμάτων όσο και με τη βοήθεια πινάκων και γραφημάτων κατάλληλων μετρικών.