[发明专利]利用3D字典消除3D播放系统中块效应的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体地说是一种利用3D字典消除块效应的方法，可用于消除基于深度图像渲染DIBR的3D播放系统中经过块离散余弦变换BDCT压缩后的3D图像中的块效应。

背景技术

根据多媒体处理技术的最近进展，3D电视被期望成为一种新的播放方式，它可以为观众提供一种更自然、栩栩如生的家庭娱乐体验。为了实现3D电视中逼真的3D服务，基于深度图像渲染DIBR是一种必要技术。在先进三维电视系统技术ATTEST项目中DIBR技术第一次被提出，它是生成真实场景中虚拟左右视图的过程，它可以从参考图序列和对应的深度图序列中提供3D效果。DIBR中的参考图和深度图统称3D图像。由于深度信息可以通过额外的64kbps带宽的数据通道被有效的压缩和传输，DIBR作为一种用于3D电视系统的有前途的技术获得了很多关注。

块离散余弦变换BDCT广泛用于图像和视频压缩，已经被大多数图像和视频压缩标准采用，包括联合图像专家组JPEG、动态图像专家组MPEG、H.26X、高级视频编码AVC等。在基于BDCT的压缩编码中，首先将图像划分为许多8*8大小不重叠的图像块，对每个块进行离散余弦变换，得到离散余弦系数，然后对其进行量化和可变长度编码。在量化的过程中会令数据损失，从而导致压缩后的图像产生失真，即编码效应，包括块效应和振铃效应等。H.264/AVC等基于BDCT的编码标准同样用于3D电视中，经过压缩以后DIBR中的图像质量和3D效果明显下降，因此提高图像质量和3D效果就变得很重要。

传统的用于块效应消除的方法可分为两类，基于图像增强的方法和基于图像恢复的方法。基于图像增强的方法主要在空域或变换域中使用一些滤波器来减少块效应，研究者把块效应看作人工高频分量，提出了许多滤波技术，包括低通滤波，自适应滤波和循环滤波等，缺点是峰值信噪比提高不多，视觉效果一般。基于图像恢复的方法认为压缩过程是一个失真过程，为了从失真图像中恢复原始图像，图像恢复技术例如凸集投影POCS和最大后验概率MAP估计等被使用。在基于POCS的方法中，图像先验被表示为凸集，通过迭代过程来减少块效应，这种方法能够很好的减少块效应，原因是在块边界处强加了平滑约束，缺点是计算复杂度高，运算时间长。基于MAP的方法能够有效的减少块效应，但是计算复杂度高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提出一种利用3D字典消除3D播放系统中块效应的方法，以提升块效应消除后的3D图像视觉效果，得到更高或相似的峰值信噪比和结构相似度，并减少计算复杂度。

实现上述目的的技术原理是利用KSVD算法训练一个3D通用字典，结合批处理正交匹配追踪Batch-OMP算法去除BDCT压缩3D图像中的块效应，其具体步骤包括如下：

1)在一个无噪声的自然图像集中提取n₁个8*8大小的图像块，50000＜n₁＜150000，利用KSVD算法和批处理正交匹配追踪算法训练一个大小为64*512的通用参考字典D_r；在一个无噪声的深度图像集中提取n₂个8*8大小的图像块，50000＜n₂＜150000，利用KSVD算法和批处理正交匹配追踪算法训练一个大小为64*128的通用深度字典D_d；利用该通用参考字典和深度字典构造3D过完备字典D_3d＝[D_r，D_d]，其中KSVD指k-singular value decomposition，它是一种迭代训练过完备字典的方法；

2)采用基于块离散余弦变换BDCT的压缩编码标准中的JPEG标准对原始3D图像进行压缩，即根据JPEG图像压缩编码标准中的品质因数Q对原始3D图像中的参考图像I₀和对应的深度图像D₀分别进行压缩，得到参考压缩图像I’和深度压缩图像D’；