[發明專利]一種節能的壓縮感知圖像編碼方法

有效

• 申請號: 201810248307.1
• 申請日: 2018-03-24
• 公開（公告）號: CN108257191B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 李然;段曉萌;沈克琳
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

1.一種節能的壓縮感知圖像編碼方法，對輸入圖像進行塊分割，劃分為若干互不重疊的圖像塊；計算各圖像塊的梯度值；利用各塊的梯度值構造測量矩陣，實施分塊CS測量；利用各塊的測量矩陣，構造投影矩陣；實施投影矩陣與觀測向量的內積運算，重建各圖像塊，并合并成最終的重建圖像，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、輸入圖像，對輸入圖像進行塊分割，劃分為若干互不重疊的圖像塊，方法是：

利用CMOS傳感器陣列，獲得自然景觀感知的圖像x，由CMOS傳感器陣列將自然景觀感知的圖像x輸入到編碼器中，對圖像進行分塊，劃分為若干互不重疊的圖像塊，輸入圖像x，尺寸為N＝I_r×I_c，對x作塊分割，分塊尺寸為B×B，并自上向下、自左向右排序圖像塊，各圖像塊按光柵掃描方式拉成列向量，其中第i個圖像塊表示為x_i，i＝1,2,…,n,n＝N/B²；

(2)、計算各圖像塊的梯度值，方法是：

將圖像塊x_i的四鄰域塊表示為x_i○j,j＝1,2,3,4，計算圖像塊x_i與任一鄰域塊x_i○j的能量誤差，計算公式是：

式中||·||₂為l₂范數，其定義如下：

其中v是輸入向量，v_k為向量分量，L為向量長度；計算圖像塊x_i與其四鄰域塊間能量誤差的最大值G_i：

G_i＝max{E_i,1,E_i,2,E_i,3,E_i,4} 式(3)

式中max{·}表示取輸入元素中最大值，利用G_i，計算x_i的梯度值如下：

(3)、利用各塊的梯度值構造測量矩陣，實施分塊的CS測量，包括以下步驟：

3.1：圖像塊x_i的初始測量次數M_0i為：

式中M為輸入圖像x的總測量次數；

3.2：圖像塊x_i的測量次數M_i為：

M_i＝round[0.7·g_i·M+M_0i] 式(6)

式中round[·]為對輸入數值作四舍五入運算；

3.3：利用偽隨機序列技術(G.Marsaglia and W.W.Tsang,The ziggurat method forgenerating random variables,Journal of Statistical Software,vol.5,no.8,pp.1-7,2000)構造圖像塊x_i的尺寸為M_i×B²的測量矩陣Ф_Bi，并對圖像塊x_i實施分塊的CS測量：

y_i＝Φ_Bi·x_i 式(7)

式中y_i為圖像塊x_i的觀測向量，i＝1,2,…,n；

3.4：將所有塊的觀測向量打包，并傳輸至解碼器；

(4)、利用各塊的測量矩陣，構造投影矩陣，包括以下步驟：

4.1：計算圖像塊x_i的自相關矩陣E[x_ix_i^T]：

式中上標T為矩陣轉置運算，(r_i,q,c_i,q)為像素x_i,q的空間坐標；

4.2：構造圖像塊x_i的尺寸為M_i×B²的測量矩陣Ф_Bi；

4.3：構造圖像塊x_i的投影矩陣H_i：

式中上標-1為矩陣求逆運算；

(5)、實施投影矩陣與觀測向量的內積運算，重建各圖像塊，并合并成最終的重建圖像：

重建圖像塊

將所有重建圖像塊合并為重建圖像從而實現節能壓縮感知圖像編碼。