[發明專利]基于稀疏表示的圖像壓縮及重建方法

有效

• 申請號: 201910430149.6
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110148087B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 姚英彪;侯彤彤;宋晨光;劉晴;許曉榮;姜顯揚
• 申請（專利權）人: 湖南華凱數字科技有限公司
• 主分類號: G06T9/40
• 分類號: G06T9/40;G06T3/40
• 代理公司: 深圳市博太聯眾專利代理事務所(特殊普通合伙) 44354
• 代理人: 任轉英

1.基于稀疏表示的圖像壓縮及重建方法，其特征在于：按如下步驟完成：

S1、對原始待壓縮高分辨率圖像X下采樣，得到下采樣后的低分辨率圖像Y_L；

S2、對低分辨率圖像Y_L上采樣得到和X相同分辨率的Y_H，利用四叉樹塊劃分方法對圖像Y_H進行塊劃分，將圖像Y_H劃分成64*64，32*32和16*16的圖像塊，對于大小為16*16的圖像塊，進一步劃分成大小為4*4的圖像塊并提取特征，得到低分辨率圖像特征塊F_L；

S3、利用高-低分辨率圖像塊的一一對應關系和Y_H的劃分結果，對高分辨率圖像X做相應的劃分，得到塊劃分后的高分辨率圖像塊X_H；

S4、利用K-SVD分別訓練高分辨率圖像塊X_H對應的字典D_H和低分辨率圖像特征塊F_L對應的字典D_L；

S5、在編碼端將低分辨率圖像Y_L進行壓縮，得到Y_L的壓縮碼流，與高分辨率字典D_H和低分辨率字典D_L打包傳輸到解碼端；

S6、在解碼端先對碼流解復用，得到低分辨圖像Y_L的壓縮碼流以及高分辨率字典D_H和低分辨率字典D_L；

S7、對Y_L的壓縮碼流進行解碼得到低分辨率圖像Y′_L，然后對Y′_L進行上采樣得到和原始圖像相同分辨率的圖像Y′_H；

S8、對圖像Y′_H進行與S2相同的塊劃分，并對大小為4*4的圖像塊進行特征提取，得到相應的圖像特征塊F′_L；

S9、塊劃分完成后，64*64和32*32劃分的塊，直接采用S7中上采樣的結果作為重建塊；對于圖像特征塊F′_L，利用稀疏表示方法及高分辨率字典D_H和低分辨率字典D_L進行超分辨率重建得到重建圖像塊X′_H；

S10、將所有重建圖像塊拼接到對應位置，得到重建的高分辨圖像X₀，然后利用迭代反投影技術對X₀進行全局優化，得到最終的重建圖像X^*；

步驟S2中的上采樣方法為雙三次上采樣方法；

步驟S2中利用四叉樹塊劃分方法對圖像Y_H劃分的具體實現方式為：

S2.1、將圖像Y_H劃分為多個互不重疊的大小為64*64圖像塊，稱為CTU，它是Y_H劃分的基本單元；

S2.2、每個CTU選擇劃分為64*64，32*32和16*16三類子圖像塊CU，其中大小為64*64與32*32的CU對應Y_H的平滑區域，大小為16*16的CU對應Y_H的非平滑區域；

S2.3、確定塊劃分的閾值T，具體方法為：

對于大小為m*n的圖像Y_H，第i行和第j列相鄰像素之間灰度差的平均值分別為和計算公式如下：

塊劃分的閾值T由整幅m*n圖像Y_H相鄰像素之間灰度差的平均值決定，即：

S2.4、對于每一個64*64的CTU，其塊劃分流程如下：

S2.4.1、按S2.3相同的方法計算每個CTU相鄰像素之間灰度差的平均值T_CTU，并和分塊閾值T進行比較；當T_CTUT，則該CTU劃分為四個32*32的CU，并執行步驟S2.4.2；否則，該CTU不繼續劃分，即為64*64的大小；

S2.4.2、依次按S2.3相同的方法計算4個32*32CU相鄰像素之間灰度差的平均值T_CU，并和分塊閾值T進行比較:當T_CUT，將該CU劃分成4個16*16的CU；否則，該CU不繼續劃分，即大小為32*32；

步驟S2對于大小為16*16的圖像塊，進一步劃分成大小為4*4的圖像塊并提取特征，得到低分辨率圖像特征塊F_L的具體方法如下：

S2.5、對于16*16的CU，進一步劃分為多個4*4的圖像塊，相鄰的4*4的圖像塊有k個像素的重疊，0k4；

S2.6、對于4*4的圖像塊采用下面4個一維濾波器來提取其特征；

f₁＝[-1,0,1],f₂＝f₁^T,f₃＝[1,0,-2,0,1],f₄＝f₃^T

其中T表示轉置，應用這四個濾波器得到每個圖像塊的4個特征向量，并將4個特征向量連接成一個64*1特征向量，記為圖像特征塊F_L。