Implementação do modelo de distorções ópticas (blurring) em algoritmos de super-resolução

Autor(es): Joana Meneguzzo Pasquali
Orientador: Guilherme Holsbach Costa
Quantidade de visulizações: 781

A reconstrução de imagens com super-resolução (SRR) é uma técnica que funde diversas imagens digitais de baixa resolução, de uma mesma cena, com vistas a obter uma imagem com resolução efetivamente mais alta, superando os limites físicos do sensor de aquisição definidos pelo teorema da amostragem (Nyquist-Shannon). Esse processo pode ser modelado em notação vetorial, o que permite o uso de ferramentas da Álgebra Linear para o desenvolvimento de soluções teóricas para a fusão das imagens. Contudo, a implementação dos algoritmos nesse formato não é otimizada em termos de recursos computacionais. Uma implementação eficiente é um aspecto relevante em aplicações tempo-real e de poder computacional relativamente limitado, como geralmente ocorre em dispositivos móveis. Inúmeras técnicas de reconstrução com super-resolução (SRR) recaem no produto de uma matriz-vetor, em que a matriz modela determinada distorção óptica e o vetor modela uma imagem, e no produto da mesma matriz, transposta, por um vetor. A distorção referente ao borramento (blurring) pode ser modelada por uma matriz de convolução bidimensional C, cuja utilização em algoritmos de reconstrução demanda alto consumo de memória, mesmo consideradas as propriedades de matrizes esparsas. Alternativamente, a modelagem do borramento na forma direta da convolução (filtragem) apresenta um custo de memória inferior. Ainda que a implementação na forma direta em substituição à forma matricial C seja trivial, a implementação direta em substituição à forma matricial transposta C^T não é explorada na literatura, até aonde alcança o conhecimento dos autores. Neste trabalho, é apresentada uma discussão sobre o modelo de distorções ópticas, com foco na descrição de uma implementação eficiente da matriz de borramento em sua forma transposta. Essa é uma questão relevante no que se refere à formalização de ferramentas para projetistas e desenvolvedores de sistemas de reconstrução de imagens, principalmente no que se refere à SRR. 

Palavras-chave: Super-resolução, reconstrução de imagens, filtragem.