[发明专利]基于优化的层式离散余弦变换的压缩感知图像处理方法

摘要

本发明的基于优化的层式离散余弦变换的压缩感知图像处理方法，相对于层式DCT编码图像仍具有多分辨力特性，图像采集的数据量以及编解码的计算复杂度都有所降低，且图像的压缩效果有显著改善。本发明使层式DCT的顶层数据不再进行DCT变换编码，而是将顶层数据直接作为低频子带，对高频子带用压缩感知的方法进行随机测量，编码步骤简化，编码效率进一步提高，有利于进一步优化图像/视频的网络传输；在解码过程中也相应地略去了顶层数据IDCT的过程。本发明使层式DCT的编解码的复杂度相对原始的层式DCT更简单，其编码的效果更为显著。通过对标准测试图像进行对比，实验结果显示恢复图像的质量均比较好，其中在压缩率较高时对标准的512×512测试图Lena压缩的峰值信噪比可提高2-4dB。

主权项

一种基于优化的层式离散余弦变换的压缩感知图像处理方法，其特征在于，编码过程包括如下步骤：a  编码算法读入原图像数据，作为第一层的输入数据，进行N×N DCT变换；b  将每个DCT块均分为4个子块，把具有相同频带的子块按原来的空间位置组合成同频子带，输入图像被分成4部分：LL，LH，HL和HH，这四部分分别保持了图像的低频信息，水平方向、竖直方向和对角线方向上的高频细节信息；c  对低频LL子带作(N/2)×(N/2) IDCT变换，得到的数据作为第二层的输入数据；剩下的形成倒L形状的高频子带视为第一层数据；d  对第二层的输入数据作相同变换，产生新的数据即第二层数据又作为第三层的输入数据，对第三层的输入数据不进行任何处理，直接作为顶层数据；e   选择合适的M值，构造M×N/2大小的服从（0，1/N）高斯分布的测量矩阵Φ分别对高频子带进行测量，得到6个子带的测量系数值矩阵，而低频子带系数（顶层数据）保持不变，用压缩感知算法对其余层的高频系数进行测量；解码包括如下步骤：a  利用正交匹配追踪(Orthogonal Matched Pursuit ,OMP)算法分别对测量后的6个高频系数矩阵进行重构，并与最高层的低频系数一起进行DCT的反变换； b解码算法读入接收到的图像数据，对输入的顶层数据进行(N/2)×(N/2) DCT变换；c  将变换后的顶层数据与第二层数据进行系数插值处理，即对顶层的低频系数进行上采样，插入的数值为第二层所保留的高频细节信息； d  对完成系数插值操作后的数据进行N×N IDCT变换，并将其作为第二层的输入数据；e  对第二层数据进行(N/2)×(N/2) DCT变换，将变换后数据与第一层数据进行插值操作；f  对第一层图像数据进行N×N IDCT变换，得到重构图像。