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本发明公开一种基于稀疏编码与组合映射的单帧超分辨率重建方法，包括：对初始高分辨训练集图像处理得到扩充后的高分辨率特征块样本和插值后的中高分辨率特征块样本；训练已获得的特征样本，得到字典原子作为聚类中心，以此中心对样本进行聚类；根据不同分辨率之间的对应关系求取每个聚类的映射矩阵；依据训练集的低分辨率图像处理方式，处理输入的低分辨率测试图像，由训练得到的字典原子求取其稀疏系数；将稀疏系数作为权重，以聚类中求得的每一个映射矩阵为一个组合元素，匹配组合得到重建图像所需要的映射关系，以此映射矩阵直接与插值中高分辨率特征块相乘得到高分辨率特征块；并进行去重叠和块融合，添加原低频信息后得到重建高分辨率图像。
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