초고해상도 영상 복원을 위한 Preconditioned conjugate gradient 최적화 기법

Abstract

We proposed a novel preconditioner based PCG (Preconditioned Conjugate Gradient) method for super resolution image reconstruction. Compared with conventional block circulant type preconditioner, the proposed preconditioner can be more effective applied for objective functions that include roughness penalty functions. The effectiveness of the proposed method was shown by simulations and experiments.;고해상도 영상을 필요로 하는 여러 분야에서 활용될 수 있는 초고해상도 영상 복원 기술은 동일한 장면에 대해 정수 화소 이하 차이를 갖는 여러 장의 저해상도 영상을 이용하여 고해상도 영상을 복원하는 것으로 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계식으로부터 목적 함수를 설계하고 이를 최소화하는 해를 찾아내는 과정으로부터 추정된다. 본 논문에서는 이러한 초고해상 영상 복원 과정 중 registration을 통해 카메라 PSF (Point Spread Function)을 추정하여 저해상도 영상과 고해상도 영상간의 관계식을 알고 있다고 가정하고 연구를 출발하였으며, 목적 함수로부터 초고해상도 영상을 복원하기 위한 최적화 기법으로 PCG (Preconditioned Conjugate Gradient) 기법을 위한 새로운 preconditioner를 제안하였다. 제안된 preconditioner는 기존의 블록 circulant preconditioner를 확장하여 roughness 벌칙 함수에 대해서 효과적인 수렴이 가능하도록 한 것으로써, 잡음에 민감한 기존 방법의 성능을 개선할 수 있는 것이다. 제안된 preconditioner의 성능을 확인하기 위한 실험과 시뮬레이션에서 제안된 PCG 방법은 기존 방법보다 우수한 수렴 속도를 보였다.