[發明專利]一種基于結構化觀測和方向指導的匹配追蹤重構方法有效
| 申請號: | 201710707264.4 | 申請日: | 2017-08-17 |
| 公開(公告)號: | CN107483058B | 公開(公告)日: | 2019-10-22 |
| 發明(設計)人: | 劉芳;李婉;李婷婷;古晶;郝紅俠;焦李成;馬文萍;陳璞花 | 申請(專利權)人: | 西安電子科技大學 |
| 主分類號: | H03M7/30 | 分類號: | H03M7/30;G06K9/46;G06K9/62 |
| 代理公司: | 西安通大專利代理有限責任公司 61200 | 代理人: | 徐文權 |
| 地址: | 710065 陜*** | 國省代碼: | 陜西;61 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 結構 觀測 方向 指導 匹配 追蹤 方法 | ||
本發明公開了一種基于結構化觀測和方向指導的匹配追蹤重構方法,主要解決低采樣率下壓縮感知圖像重構不準確和低魯棒的問題,其實現過程為:根據圖像的素描圖,定義了可素描塊和不可素描塊;對于可素描塊采用基于素描方向指導的聚類,不可素描塊采用灰度聚類;觀測時,對不可素描塊中的光滑圖像塊類采用基于素描表示的結構化觀測,對非光滑圖像塊類采用多測量向量觀測;重構時,采用基于素描表示和方向指導的OMP算法得到重構圖像,本發明與傳統觀測下的OMP方法相比,具有重構圖像質量高,魯棒性好的優點,可用于自然圖像的重構。
技術領域
本發明屬于圖像處理技術領域,具體涉及一種基于結構化觀測和方向指導的匹配追蹤重構方法,可用于對自然圖像進行重構。
背景技術
近幾年,在信號處理領域出現了一種新的數據理論壓縮感知CS,該理論在數據采集的同時實現壓縮,突破了傳統奈奎采集斯特采樣定理的限制,為數據采集技術帶來了革命性的變化,使得該理論在壓縮成像系統、軍事密碼學、無線傳感等領域有著廣闊的應用前景。壓縮感知理論主要包括信號的稀疏表示、信號的觀測和信號的重構等三個方面。
目前的CS重構算法主要有三大類,包括凸優化法、貪婪匹配追蹤算法和混合算法。凸優化法包括基追蹤BP法、內點IP法、梯度投影GPSR法和迭代閾值算法等。貪婪算法主要包括匹配追蹤MP系列算法、正交匹配追蹤系列算法OMP、正則化約束算法ROMP、壓縮采樣匹配追蹤CoSaMP和子空間匹配基追蹤算法SP等。其中OMP算法由Tropp等人在文獻“SignalRecovery From Random Measurements Via Orthogonal Matching Pursuit”中提出。該算法首先尋找觀測矩陣中與觀測相關性最大的列向量,然后對相應的信號分量進行估計,再從原始測量中減去估計系數的貢獻,重復上述步驟得到重構的信號。
壓縮感知OMP重構方法,是在隨機高斯觀測下提出的。高斯觀測是一種隨機的觀測方式,對所有圖像塊平等對待,沒有抓住圖像塊固有的先驗特征,同時對應的OMP重構方法直接根據測量對圖像進行重構,也沒有對圖像塊的結構的判斷,二者都導致低采樣率下的重構缺乏準確性和魯棒性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足,提供一種基于結構化觀測和方向指導的匹配追蹤重構方法,提高低采樣率下圖像重構的準確性、魯棒性。
本發明采用以下技術方案:
一種基于結構化觀測和方向指導的匹配追蹤重構方法,根據圖像的素描圖定義可素描塊和不可素描塊;對于可素描塊采用基于素描方向指導的聚類,不可素描塊采用灰度聚類;觀測時,對不可素描塊中的光滑圖像塊類采用基于素描表示的結構化觀測,對非光滑圖像塊類采用多測量向量觀測;采用基于素描表示和方向指導的OMP算法進行重構得到重構圖像。
優選的,包括以下步驟:
S1、數據發送方將原始圖像分為不重疊等大的圖像塊,并且根據圖像的素描特性將圖像塊分為單方向圖像塊、多方向圖像塊、紋理圖像塊和光滑圖像塊四種類型;
S2、采用基于方向指導的聚類方法對單方向圖像塊進行聚類,得到單方向圖像塊的聚類結果;
S3、采用基于方向分布特征的聚類方法對多方向圖像塊進行聚類,得到多方向圖像塊的聚類結果;
S4、采用聚集灰度特征對紋理圖像塊和光滑圖像塊進行聚類,得到紋理圖像塊和光滑圖像塊的聚類結果;
S5、根據圖像采樣率r,光滑圖像塊的數目n1,非光滑圖像塊的數目n2,光滑圖像塊類的數目C1,非光滑圖像塊類的數目C2,計算得到光滑圖像塊的采樣率非光滑圖像塊的采樣率為
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