[發(fā)明專利]基于稀疏表示的圖像壓縮及重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910430149.6
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110148087B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚英彪;侯彤彤;宋晨光;劉晴;許曉榮;姜顯揚
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南華凱數(shù)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(lián)眾專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44354
• 代理人: 任轉(zhuǎn)英

本發(fā)明提供一種基于稀疏表示的圖像壓縮及重建方法，采用四叉樹思想對圖像進行塊劃分，將低分辨率圖像的平滑區(qū)域劃分為大小為64*64和32*32的圖像塊，將包含細節(jié)信息的非平滑圖像區(qū)域劃分為大小為4*4的圖像塊，在保證字典訓練的準確度的基礎(chǔ)上，通過減少訓練樣本的數(shù)量，縮短了字典訓練時間；在解碼端對解碼圖像重建時，對于平滑的圖像塊直接利用雙三次插值的方式重建，對于包含細節(jié)信息的圖像特征塊使用稀疏表示的方式重建，在保證圖像重建主觀質(zhì)量的前提下，縮短了高分辨率圖像重建時間；并且提高圖像壓縮比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像壓縮和重建領(lǐng)域，具體涉及一種基于稀疏表示的圖像壓縮與重建方法。

背景技術(shù)

圖像信息具有直觀生動具體等顯著優(yōu)點，是人們獲取信息的重要方式之一。然而，高質(zhì)量圖像往往占用大量的存儲空間，經(jīng)典的圖像壓縮技術(shù)，如JPEG、JPEG2000能夠在盡可能保證圖像質(zhì)量的前提下最大限度地壓縮數(shù)據(jù)量。然而隨著高清和超高清圖像的出現(xiàn)，伴隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲介質(zhì)的局限，傳統(tǒng)的圖像壓縮技術(shù)有時不能滿足人們對信息獲取的要求。

因為網(wǎng)絡(luò)的帶寬和計算機的存儲空間的約束，網(wǎng)絡(luò)傳輸經(jīng)常采用低分辨率的，有壓縮的圖像。然而，實際生活中人們往往更喜歡清晰的圖像。因此，在保證重建圖像不影響主觀質(zhì)量的前提下，盡可能大地壓縮圖像數(shù)據(jù)，使其占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲空間更小的圖像壓縮方法十分有意義。

在現(xiàn)有主流圖像壓縮標準的基礎(chǔ)上，本發(fā)明公布了一種新的圖像壓縮與重建框架。該框架結(jié)合現(xiàn)有的圖像壓縮編碼方法JPEG2000和現(xiàn)有的基于稀疏表示的圖像超分辨率方法，致力于提高圖像壓縮率和圖像重建主觀質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在JPEG2000壓縮標準的基礎(chǔ)上提出了一種基于稀疏表示的圖像壓縮和重建方法，目的在于提高圖像壓縮比，同時保證解壓后的圖像的主觀質(zhì)量。

為實現(xiàn)技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

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(yīng)關(guān)系和Y_H的劃分結(jié)果，對高分辨率圖像X做相應(yīng)的劃分，得到塊劃分后的高分辨率圖像塊X_H；

S4、利用K-SVD(K次奇異值分解)分別訓練高分辨率圖像塊X_H和低分辨率圖像特征塊F_L對應(yīng)的字典D_H和D_L；

S5、在編碼端將低分辨率圖像Y_L通過JPEG2000標準壓縮，得到Y(jié)_L的壓縮碼流，并和高低分辨率字典D_H和D_L打包傳輸?shù)浇獯a端；

S6、在解碼端先對碼流解復(fù)用，得到低分辨圖像Y_L的壓縮碼流和高低分辨率字典D_H和D_L；

S7、對Y_L的壓縮碼流利用JPEG2000標準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同樣分辨率的圖像Y′_H；

S8、對圖像Y′_H進行與步驟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(yīng)的圖像特征塊F′_L；