基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，具體說是一種基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方 法，可用于圖像的處理。
【背景技術】
[0002] 近年來，CS理論被證明為信號壓縮的有效辦法之一，在基于CS的信號處理過程 中，能夠同時進行采樣和壓縮，且采樣率小于2倍的信號最高頻率。
[0003] 在 CS 的基礎上，L. Gan 等在文獻 "Block compressed sensing of natural images, presented at proceedings of the International Conference on Digital Signal Processing, Cardiff, UK, (2007)403-406. " 中首次提出了 BCS 理論，在基于 BCS 的 圖像處理過程中，所有圖像塊都采用固定的采樣矩陣，且對每個圖像塊進行單獨重構；據 此，相比于CS，BCS進一步降低了計算復雜度、減少了占用的存儲空間。然而，該方法在采樣 過程中，忽略了圖像塊之間的差異性，從而影響了重構圖像的整體質量。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對上述采樣方法的不足，提出了一種基于圖像統(tǒng)計信息的自 適應采樣方法，以減弱或去除重構圖像中的塊效應，能夠有效提高圖像的重構質量。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術思路是：計算圖像塊在像素域和變換域的統(tǒng)計信息并進行線性 組合，然后重構出原始圖像，該方法包括如下步驟：
[0006] (1)輸入一幅大小為N= IeX仁的圖像，將其分割成m個大小為η BXnB的圖像塊， 且M = rN為整幅圖像的采樣數目；
[0007] (2)計算圖像塊在像素域的統(tǒng)計信息：
[0008] 在圖像的像素域中，通過方差計算，可將圖像塊分為紋理塊和光滑塊兩類。方差大 的圖像塊為紋理塊，并分配更多的采樣數目，反之，方差小的圖像塊為光滑塊，只需要分配 少量的采樣數目。圖像塊Xi的方差可計算為：
【主權項】
1. 一種基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方法，包括如下步驟： (1) 一幅圖像X經過壓縮感知（CompressedSensing，CS)框架處理之后，可獲得一個 觀測值： y= 〇x=O^a 其中，a是圖像x在變換域的稀疏表示，W是一個LXL的基矩陣，且x=Wa; (2) 在分塊壓縮感知（CompressedSensing，BCS)中，每個圖像塊Xi采用一個固定的采 樣矩陣〇B，然后可以獲得一個相應的采樣值7i: Yi= °BXi= ?B^Bai 其中，是一個nBXB2的矩陣，~=卜是從B2XB2的隨機矩陣S中選擇的行數，r為整幅圖像的采樣率，是一個B2XB2的基矩陣，且使得、=WBai; (3) 在自適應BCS中，自適應采樣矩陣％分配給每一個BXB的圖像塊^，獲得的采樣 值yi為：
其中，％是一個乂xf矩陣，它是從S中提取的仏行數，~:是分配給圖像塊&的采 樣數目； (4) 計算圖像塊在像素域和變換域的統(tǒng)計信息； 4a)計算圖像塊在像素域的統(tǒng)計信息；在圖像的像素域中，通過方差計算，可將圖像塊 分為紋理塊和光滑塊兩類；方差大的圖像塊為紋理塊，并分配更多的采樣數目，反之，方差 小的圖像塊為光滑塊，只需要分配少量的采樣數目；圖像塊\的方差可計算為：
其中，yi為圖像塊x^勺均值，為圖像塊x1第j個像素點； 4b)計算圖像塊在變換域的統(tǒng)計信息；在圖像的變換域中，圖像DCT系數也代表著圖像 具體的內容；其中，紋理塊的DCT系數往往具有更大的幅值，相反，光滑塊的DCT系數幅值相 對較??；本方法設定了一個閾值，當圖像塊的DCT系數的絕對值大于該閾值時，該系數被記 為重要系數；該閾值可定義為：
其中，X」是圖像塊x^勺DCT系數，并用si表示圖像塊x^勺DCT重要系數總數；然后，依 據Si的大小，進行采樣數目的分配； (5) 引入一個預分配因子w( ?)，圖像塊在像素域和變換域內的統(tǒng)計信息進行線性組 合； (6) 制訂分配方案，對具有不同結構特征的圖像塊分配不同的采樣數目。
2. 根據權利要求1所述的基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方法，其特征在于：步驟（5) 中引入的預分配因子w( ?)，對圖像塊在像素域和變換域內的統(tǒng)計信息進行線性組合：
其中，X是一個控制參數，且〇 <A< 1。
3.根據權利要求1所述的基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方法，其特征在于：步驟（6) 制訂精細的分配方案，按照以下步驟進行： 第一步：假設一幅總像素為N=IeX仁的圖像，采樣數為M=rN，它被分割成mfnBXnB 的圖像塊，且
，圖像塊\被分配的采樣數目為：
然后對所有塊進行分類，若4，圖像塊記為匕，否則記為P1;并且在P^中，若
第二步：對分配方法進行微調；計算剩余的采樣數目：
第三步：調整Pi中的采樣數目：
第四步：然后把P# 的圖像塊放回PA;重復第二步到第四步，直到八=〇 ; 第五步：以上分配和調整之后，每一個仏,:都已經被確定了，并且滿足#，防 止了過采樣的發(fā)生； 第六步：對每個圖像塊采樣數目進行量化，且采樣數目為10的整倍數：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像統(tǒng)計信息的自適應采樣方法，其實現(xiàn)步驟為：（1）輸入一幅完整的圖像；（2）將圖像分割成大小相等的圖像塊；（3）分別計算圖像塊在像素域和變換域的統(tǒng)計信息，并進行線性組合；（4）根據統(tǒng)計信息自適應分配采樣數目；（5）對采樣數目進行微調；（6）對采樣數目進行量化；（7）重構原始圖像。本發(fā)明能夠明顯減弱或去除重構圖像中的塊效應，并有效地提高了重構圖像的質量。
【IPC分類】H04N19-625, H04N19-132, H04N19-176
【公開號】CN104780368
【申請?zhí)枴緾N201510205479
【發(fā)明人】羅暉, 楊成武, 李功
【申請人】華東交通大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月28日