[發明專利]基于測量域塊分類的視頻壓縮感知編碼系統及方法

有效

• 申請號: 201310089235.8
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103338363A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 宋彬;尹東芹;郭潔;秦浩;劉海嘯
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 張問芬;王品華

1.一種基于測量域塊分類的視頻壓縮感知編碼系統，包括分塊壓縮采樣模塊、測量域的塊分類模塊、采樣率分配模塊、采樣數分配及二次測量模塊和重構模塊；分塊壓縮采樣模塊將輸入視頻塊分成大小相等互不重疊的子塊，對每個子塊用相同的隨機測量矩陣進行測量得到測量域信號；測量域的塊分類模塊由提取測量域特征圖像模塊、測量域與頻域關系模型模塊和判決模塊構成，將分塊壓縮采樣得到的子塊的測量域信號分別作為矩陣的行向量得到測量域特征圖像，測量域與頻域關系模型模塊建立了測量域信號與相應頻域信號的相關性的近似線性關系，判決模塊以測量域與頻域信號的相關性關系模型為理論依據利用測量域特征圖像進行塊類別的判決，具體為計算測量域特征圖像的互協方差矩陣，并且由相關性關系模型得出互協方差矩陣的元素的方差用于衡量視頻塊的特征，根據方差值的大小實現視頻塊的類型判決，通過判決模塊將輸入的視頻塊判為邊緣塊、紋理塊或平滑塊；然后系統針對判決結果以及不同類型視頻塊本身的特點，對不同類型的視頻塊分配不同的采樣率；采樣數分配及二次測量模塊根據采樣率及視頻塊大小確定測量數及測量矩陣，利用測量矩陣對視頻塊重新進行測量得到測量域信號，最后將測量域信號傳輸到重構模塊進行重構。

2.根據權利要求1所述的基于測量域塊分類的視頻壓縮感知編碼系統，其特征在于：所述的建立測量域與頻域關系模型用互協方差衡量兩個信號的相關性，根據視頻信號經過離散余弦變換后的系數分布特點，建立測量域信號與相應頻域信號相關性之間的近似線性關系模型。

3.一種基于測量域塊分類的視頻壓縮感知編碼方法，所適用的系統同權利要求1，其特征在于：該方法包括：

步驟1.將輸入圖像塊或視頻塊x_b分成大小相等互不重疊的子塊，假設分為四個子塊x_b1、x_b2、x_b3、x_b4，相對應的DCT域信號為θ₁、θ₂、θ₃、θ₄，對每個子塊用相同大小的高斯隨機測量矩陣分別進行測量得到測量域信號y₁，y₂，y₃，y₄，測量域信號為m×1的列向量；

步驟2.將子塊的測量域信號作為矩陣的行向量構建測量域特征圖像y＝[y₁，y₂，y₃，y₄]^T；

步驟3.建立測量域信號與頻域信號的相關性關系模型：

Cy=nmCθ]]>

其中，C_y為測量域特征圖像的互協方差矩陣，n為視頻塊的像素數，m為測量數，C_θ為DCT域上的互協方差矩陣；

步驟4.對測量域特征圖像的互協方差矩陣的各個元素求方差，由步驟3的關系模型得：

var(Cy)=(nm)2·var(Cθ)]]>

其中，var()表示求方差，C_y為測量域特征圖像的互協方差矩陣，n為視頻塊的像素數，m為測量數，C_θ為DCT域上的互協方差矩陣；

步驟5.按如下準則對視頻塊的類型進行判決，根據測量域特征圖像的互協方差矩陣元素的方差大小將視頻塊判為平滑塊、邊緣塊或紋理塊：

其中，if是“如果”的意思，var()表示求方差，C_y為測量域特征圖像的互協方差矩陣，T₁，T₂為經驗閾值；

步驟6.對判決的視頻塊進行采樣率分配，采樣率的分配滿足邊緣塊＞紋理塊＞平滑塊，根據采樣率及視頻塊的大小確定采樣數和測量矩陣，然后利用該測量矩陣對當前視頻塊重新進行測量得到測量域信號y_b；

步驟7.將測量域信號y_b傳輸到重構模塊，利用壓縮感知重構算法對當前視頻塊進行重構。

4.根據權利要求3所述的基于測量域塊分類的視頻壓縮感知編碼方法，其特征在于：所述步驟3測量域信號與頻域信號的相關性關系模型的建立步驟如下：

4.1)根據測量矩陣的性質，建立測量域互協方差矩陣與頻域信號的關系模型：

Cy≈1mθθT]]>

其中，C_y為測量域特征圖像的互協方差矩陣，m為測量數，θ為DCT域樣本矩陣；

4.2)根據視頻信號在DCT域的分布特點，建立頻域協方差矩陣與頻域信號的關系模型：

Cθ=1nθθT]]>

其中，C_θ為DCT域上的互協方差矩陣，n為視頻塊的像素數，θ為DCT域樣本矩陣；

4.3)由步驟4.1)和4.2)的關系模型建立測量域信號與相應頻域信號的相關性關系模型：

Cy≈nmCθ]]>

其中，C_y為測量域特征圖像的互協方差矩陣，n為視頻塊的像素數，m為測量數，C_θ為DCT域上的互協方差矩陣。