[發明專利]基于壓縮感知的多描述圖像編碼和解碼方法

無效

• 申請號: 201110439010.1
• 申請日: 2011-12-24
• 公開（公告）號: CN102572427A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王相海;宋傳鳴;程露露
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體地說是一種基于壓縮感知的多描述圖像編碼和解碼方法。?

背景技術

網絡、通信及普適計算等技術的穩步發展，使實時、高質量的圖像通信服務業務成為可能。然而，在圖像和視頻信息的傳輸過程中，網絡所具有的異構、時變、帶寬有限、誤碼率高、易丟包、延遲以及接收端處理能力的不均衡等特性通常會使解碼圖像的質量下降，有時甚至會帶來解碼錯誤，實時傳輸高質量的圖像信息和有效控制傳輸信道的差錯成為一個具有挑戰性的工作。多描述編碼(Multiple?Description?Coding，MDC)機制作為適應不可靠傳輸信道圖像和視頻傳輸的一種重要編碼手段，其通過引入描述間的冗余來抵抗信息在傳輸過程中因信道的差錯所帶來的質量降質，提高傳輸的魯棒性。?

現有的多描述編碼方法主要包括以下幾類：基于量化的多描述編碼，基于下采樣的多描述編碼和基于變換的多描述編碼等，其中基于下采樣的方法是通過時/空域或變換域下采樣將原圖像劃分為多幅子圖像，對它們進行獨立編碼并通過不同信道傳輸到解碼端，該類方式具有較為簡單的編碼器，但很難進行冗余控制和有效保護關鍵信息，通常具有較差的性能，且一般隨著描述個數的增加性能更加惡化；基于量化的編碼方法是通過對信源進行不同精度的量化來獲得相應的描述，該類方法一般能夠較靈活地控制冗余，然而其索引分配的設計比較困難，不能很好地平衡邊緣和中央信道的編碼效率；基于變換的編碼方式是通過對信源進行變換，在正交變換系數中引入可控的相關性，形成描述的冗余信息，在解碼端對丟失的描述可利用收到的描述和其中的冗余信息進行評估預測，預測方法通常采用線性插值法，這種直接將變換系數通過采樣形成不同?的子集作為描述通常會在一定程度上使圖像重要的頻率系數丟失，導致圖像解碼質量的下降；此外，解碼端的線性插值預測盡管方法簡單，但預測誤差較大，直接影響到生成圖像的信噪比。?

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提供一種基于壓縮感知的多描述圖像編碼和解碼方法，該方法能夠自適應選擇圖像的下采樣方式，使解碼圖像具有較高的信噪比和較好的視覺效果。?

為了實現上述目的，本發明提供一種供基于壓縮感知的多描述圖像編碼方法，其特征在于，包括：?

步驟1.確定下采樣方式，并根據所述下采樣方式，進行下采樣獲得子圖像X₁的小波系數矩陣K1，子圖像X₂的小波系數矩陣K2；?

步驟2.對所述子圖像X₁的小波系數矩陣K1進行基于壓縮感知的0系數舍棄，獲得稀疏小波系數矩陣L1；對所述子圖像X₂的小波系數矩陣K2進行基于壓縮感知的0系數舍棄，獲得稀疏小波系數矩陣L2；?

步驟3.確定主信息編碼碼率P1和冗余信息的編碼碼率P2；?

步驟4.根據所述主信息編碼碼率和冗余編碼碼率，計算主信息觀測值M1和冗余信息觀測值M2，并生成主信息隨機矩陣Z1、冗余信息隨機矩陣Z2，其中，主信息觀測值M1＝主信息編碼碼率P1×信號的分量數量N；冗余信息觀測值M2＝冗余編碼碼率P2×信號的分量數量N，主信息隨機矩陣Z1維數為M1×N；冗余信息隨機矩陣Z2維數為M2×N；?

步驟5.將所述主信息隨機矩陣Z1和冗余信息隨機矩陣Z2作為觀測矩陣，通過計算主信息隨機矩陣Z1與主信息稀疏小波系數矩陣L1的乘積，獲得主信息觀測向量Y1，通過計算冗余信息隨機矩陣Z2與主信息稀疏小波系數矩陣L2的乘積，獲得冗余信息觀測向量Y2；?

步驟6.將所述主信息觀測向量Y1的奇數位和冗余信息觀測向量Y2的偶數位結合，形成描述1信息；將所述主信息觀測向量的偶數位和冗余信息觀測向?量的奇數位結合，形成描述2信息；?

優選的，步驟1所述確定下采樣方式包括如下步驟：?

步驟11對原始圖像進行隔行采樣，獲得隔行采樣子圖像A、B；對所述輸入圖像進行隔列采樣，獲得隔列采樣子圖像C、D；?

步驟12對所述隔行采樣子圖像A、B進行同一小波變換，形成隔行采樣圖像的小波系數矩陣A₁、B₁；對所述隔列采樣子圖像C、D進行同一小波變換，形成隔行采樣圖像的小波系數矩陣C₁、D₁，?