Since the number of incident energies is limited, it is difficult to directly acquire hyperspectral images (HSI) with high spatial resolution. Considering the high dimensionality and correlation of HSI, super-resolution (SR) of HSI remains a challenge in the absence of auxiliary high-resolution images. Furthermore, it is very important to extract the spatial features effectively and make full use of the spectral information. This paper proposes a novel HSI super-resolution algorithm, termed dual-domain network based on hybrid convolution (SRDNet). Specifically, a dual-domain network is designed to fully exploit the spatial-spectral and frequency information among the hyper-spectral data. To capture inter-spectral self-similarity, a self-attention learning mechanism (HSL) is devised in the spatial domain. Meanwhile the pyramid structure is applied to increase the acceptance field of attention, which further reinforces the feature representation ability of the network. Moreover, to further improve the perceptual quality of HSI, a frequency loss(HFL) is introduced to optimize the model in the frequency domain. The dynamic weighting mechanism drives the network to gradually refine the generated frequency and excessive smoothing caused by spatial loss. Finally, In order to better fully obtain the mapping relationship between high-resolution space and low-resolution space, a hybrid module of 2D and 3D units with progressive upsampling strategy is utilized in our method. Experiments on a widely used benchmark dataset illustrate that the proposed SRDNet method enhances the texture information of HSI and is superior to state-of-the-art methods.


翻译:由于入射能量的数量有限,直接获得高空间分辨率的高光谱图像(HSI)是困难的。考虑到HSI的高维度和相关性,缺乏辅助高分辨率图像时HSI的超分辨率(SR)仍然是一个挑战。此外,有效提取空间特征和充分利用光谱信息非常重要。本文提出了一种新型HSI超分辨率算法,称为基于混合卷积的双域网络(SRDNet)。具体而言,本文设计了一个双域网络,以充分利用超光谱数据之间的空间-光谱和频率信息。为了捕捉光谱间的自相似性,本文在空间域中设计了自我关注学习机制(HSL)。同时,应用金字塔结构,以增加关注的接受领域,并进一步增强网络的特征表示能力。此外,为进一步提高HSI的感知质量,引入频率损失(HFL)在频域内优化模型。动态加权机制驱动网络逐渐精炼了生成的频率,并消除了由空间损失引起的过度平滑。最后,为更好地获得高分辨率空间和低分辨率空间之间的映射关系,采用了带有渐进上采样策略的2D和3D单元的混合模块。对广泛使用的基准数据集进行的实验表明,所提出的SRDNet方法增强了HSI的纹理信息,并优于现有技术。

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