[發明專利]一種多假設預測的分塊壓縮感知圖像處理方法

有效

• 申請號: 201310089440.4
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103247028A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 趙慧民;朱立;陳小玲
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 陳雅平

1.一種多假設預測的分塊壓縮感知圖像處理方法，實現內容分為兩個部分：（1）圖像采樣處理：自適應變采樣分塊CS處理技術；（2）圖像重構處理：多假設預測多尺度分塊CS重構處理技術，其特征是：?

一、圖像采樣處理：?

（1）把一個圖像被分成B×B塊，這里分塊的大小B根據圖像重構的速率和重構的質量要求折中決定，按照經驗，一般地取B=16,32,64；?

（2）對每個圖像塊使用一個合適大小的測量矩陣進行采樣，在每個圖像的分塊內，采樣時使用9/7雙正交3級DWT作為多尺度變換矩陣Ω，Ω進行l級（l=1,2,3）分解時，大小為B×B圖像塊采樣使用隨機DCT?SRM觀測矩陣進行實現，其中，每一級采樣使用不同的采樣權重進行處理；?

(3)對采樣得到的CS數據觀測值輸出；?

二、圖像重構處理：?

（1）根據接收的觀測數據y，在DWT域建立分塊測量矩陣，并使用DDWT（雙樹DWT，Dual-tree?DWT）作為稀疏基；?

（2）對每個圖像子塊的周圍設置搜索窗，并進行多假設加權正則化Tikhonov預測處理，得到圖像重構的先驗知識，結合先驗知識，解決圖像重構時的迭代閾值最小二乘的病態欠定問題；?

（3）在DWT域,調用MS-BCS-SPL算法；?

（4）重構恢復原始圖像。?

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是圖像采樣處理的實現過程：?

（1）把大小為N×N的一幅圖像x，分成B×B塊，根據9/7雙正交DWT進行3級分解的變換原理，當l=1,2,3，我們分別選取每一級的塊大小為B_l＝16,32,64；?

（2）對每個圖像塊選取大小為的測量矩陣Ф_l，其中，是l級測量維數，且滿足M為CS測量矩陣觀測的數值總的維數；K為CS的稀疏度，即非0元素的個數；?

因此，整個圖像測量矩陣Ф的大為M_B×B²,整個圖像的采樣子率為S＝M_B/B²，整個圖像的測量矩陣Ф具有對角型結構性矩陣Φ＝diag(Φ_l)，其形式為：?

假設x_l,s,j是第l級子帶s上的第j塊圖像的向量表示，且滿足s∈{H,V,D},1≤l≤L（H表示水平方向子帶，V為垂直方向子帶，D為對角方向子帶），那么，CS的采樣觀測值為：?

y_l,s,j＝Φ_l·x_l,s,j???（2）?

（3）DWT分解不同級采樣子率的確定原則：由于不同級的DWT分解對圖像重構有不同的重要性，因此，本發明在每一個l級都會調整采樣過程以產生不同的采樣子率S_l（其中，設置DWT基帶子率為全采樣子率，S₀＝1），l級的采樣子率S_l?定義如下：?

S_l＝W_l·S^/???（3）?

這里，W_l為l級的子率加權系數，整個圖像的采樣子率由公式（4）確定，?

特別地說明，經過多次實驗，子率加權系數W_l通過（5）式確定：?

W_l＝16^L-l+1???（5）?

（4）經過3級采樣，得到整個圖像的測量觀測數據為：?

y＝Φ·x＝{y_l,s,j＝Φ_l·x_l,s,j,l,s＝1,2,3;j＝1,2,...,B²/N²)???（6）。?

3.圖像重構處理的實現過程?

（1）根據接收的觀測數據y，在DWT域建立分塊測量矩陣,使y=ФΩx，這里，當b_l＜B_l時，Ω為9/7雙正交3級DWT多尺度變換矩陣；當b_l＝B_l時，Ω為RDWT矩陣，Ф為確定性測量矩陣，具體形式為：?

(2)多假設預測和正則化Tikhonov矩陣處理，對每個圖像子塊的空間周圍設置搜索窗，初始化窗大小為W＝1，并進行多假設加權正則化Tikhonov預測處理，圖3說明了一個在搜索空間窗內，對第i個b×b子塊進行多假設預測的處理過程，多假設預測的處理數據作為多假設矩陣H_i的列；?

為此，對于第i個圖像塊重構的信號為：?

?????????????????????????????????????????????????（8）?

其中，多假設矩陣H_i為B²×K維的矩陣，其多假設加權矩陣的列代表了H_i的列的線性組合，Γ為Tikhonov矩陣，λ為加權因子，項的引入說明了先驗知識對求解的約束條件，解決了CS重構技術中迭代閾值最小二乘的病態欠定問題，Γ的一種對角矩陣形式如下：?

其中，h_j是H_i的列元素，因此，對于每個塊，可以直接由（10）式求解：?

（3）參差信號r的預測：對原始圖像數據x進行預測估計，預測估計數據?兩個信號的參差為則參差信號r的預測如下：?

（4）圖像重構數據的結果通過y我們得到的預測估計數據如下：?

這里，公式(1)-(12)表示本發明提出的多假設預測分塊壓縮感知的圖像處理算法,而MS-BCS-SPL為多尺度分塊壓縮感知平滑濾波算法。?