[發(fā)明專利]利用加權(quán)結(jié)構(gòu)組稀疏規(guī)則的圖像壓縮感知重構(gòu)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610957543.1
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106651974B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊承義;高志榮;李佳;龔忠毅;周城
• 申請（專利權(quán)）人: 中南民族大學(xué)
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;G06T5/10;G06T11/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種利用加權(quán)結(jié)構(gòu)組稀疏規(guī)則的圖像壓縮感知重構(gòu)方法，其系統(tǒng)包括初始化模塊(1)、路由選擇模塊(2)、規(guī)則化均方誤差最小模塊(3)和圖像濾波處理模塊(4)；

初始化模塊(1)、路由選擇模塊(2)、規(guī)則化均方誤差最小模塊(3)和圖像濾波處理模塊(4)依次交互，圖像濾波處理模塊(4)和路由選擇模塊(2)交互；

所述的圖像濾波處理模塊(4)包括依次交互的圖像重疊分塊單元(401)、圖像相似塊組生成單元(402)、變換域加權(quán)軟閾值濾波單元(403)和圖像塊像素域求平均單元(404)；

其特征在于包括下列步驟：

S1、初始化模塊(1)接收輸入的圖像的壓縮采樣值y，并采用壓縮感知圖像的重構(gòu)方法，生成壓縮感知圖像的初始估計(jì)值z，送入路由選擇模塊(2)，初始設(shè)置布雷格曼距離a＝0、迭代次數(shù)t＝0、最大值迭代次數(shù)M、規(guī)則化參數(shù)λ和μ；

S2、規(guī)則化均方誤差最小模塊(3)根據(jù)路由選擇模塊(2)輸入的壓縮感知圖像重構(gòu)的估計(jì)值z，以及輸入圖像的壓縮采樣值y，通過求解得到重構(gòu)圖像的一次更新的估計(jì)值x，送入圖像重疊分塊單元(401)；Φ為測量矩陣，選取為隨機(jī)矩陣，a為布雷格曼距離；

S3、圖像濾波處理：

S3.1、圖像重疊分塊單元(401)對規(guī)則化均方誤差最小模塊(3)輸出的圖像x進(jìn)行重疊分塊，得到多個(gè)存在像素重疊的圖像塊x_i，送入圖像相似塊組生成單元(402)；圖像塊x_i＝R_ix，i＝1,2,…n，n為大于2的整數(shù)，表示圖像分塊的總數(shù)，R_i為提取第i圖像塊的運(yùn)算矩陣，圖像塊大小選取為8行×8列；

S3.2、圖像相似塊組生成單元(402)對圖像重疊分塊單元(401)送入的每一圖像塊x_i，在其所在圖像x的規(guī)定的鄰域窗內(nèi)，求取其C-1個(gè)最相似的圖像塊，C為40～60之間的正整數(shù)，鄰域窗的大小為40×40；將該圖像塊及其相似圖像塊矢量化后，生成與該圖像塊對應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣A_i，送入變換域加權(quán)軟閾值濾波單元403；數(shù)據(jù)矩陣表示提取的第i圖像塊的圖像相似塊組，為提取第i圖像塊的圖像相似塊組的運(yùn)算矩陣；

S3.3、變換域加權(quán)軟閾值濾波單元(403)對圖像相似塊組生成單元(402)送入的每一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣A_i，首先進(jìn)行二維正交變換得到變換域系數(shù)α_i，然后計(jì)算閾值并對)系數(shù)α_i按照α_i＝sgn(α_i).*max(abs(α_i)-abs(τ_i),0)進(jìn)行閾值收縮處理，最后對閾值收縮處理后得到的系數(shù)α_i進(jìn)行逆正交變換，得到濾波處理后的數(shù)據(jù)矩陣送入圖像塊像素域求平均單元(404)；這里的正交變換選用KL變換，./表示元素級的點(diǎn)除運(yùn)算，.*表示元素級的點(diǎn)乘運(yùn)算，sgn(.)表示提取元素值的符號的運(yùn)算，max(.)表示取最大值運(yùn)算，abs(.)表示取元素的絕對值的運(yùn)算，ε為不等于零的微小常數(shù)；

S3.4、圖像塊像素域求平均單元(404)對變換域加權(quán)軟閾值濾波單元(403)送入的所有數(shù)據(jù)矩陣i＝1,2,...,n，通過計(jì)算得到重構(gòu)圖像的二次更新的估計(jì)值z，送入路由選擇模塊(2)；這里的為的轉(zhuǎn)置算子，1_B×k為規(guī)模為B×k、元素值為1的矩陣，B×k為矩陣的維數(shù)；

S4、更新布雷格曼距離a：a＝a-(x-z)，更新迭代次數(shù)t＝t+1；如果迭代次數(shù)t不大于設(shè)定的最大迭代次數(shù)M，則返回到步驟S2；否則執(zhí)行步驟S5；

S5、結(jié)束運(yùn)算，輸出最后得到的重構(gòu)圖像z。

2.按權(quán)利要求1所述的圖像壓縮感知重構(gòu)方法，其特征在于S1步驟：

所述的壓縮感知圖像的重構(gòu)方法是：

S1.1、求解輸入的圖像的壓縮采樣值y在稀疏字典D下的稀疏系數(shù)這里表示2范數(shù)，η為可調(diào)整的正則化參數(shù)；稀疏字典可以是離散余弦變換、離散小波變換、或基于學(xué)習(xí)的字典；

S1.2、將上述稀疏系數(shù)與稀疏字典D相乘，得到圖像的初始的估計(jì)值z為：