[发明专利]一种基于压缩传感的图像自适应编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像自适应编码方法，特别涉及一种基于压缩传感的图像自适应编码方法。

背景技术

近年来由Candes等人和Donoho提出的CS(Compressive Sensing，压缩传感)为新型图像采集和压缩处理提供了理论支持，首先利用随机观测矩阵Φ，把在某个正交基或紧框架上稀疏的或可压缩的高维信号(x∈R^N)投影到M维的低维空间上(得到测量值y)，然后通过求解优化问题从少量的投影中以高概率重构原始信号或图像。CS理论的核心思想是将压缩与采样合并进行，它突破了香农采样定理的瓶颈，即只需要通过少量的样本点就能够精确地重构原始图像。

国内外学者对压缩传感在图像编码中的应用进行了大量研究。2006年Haupt等人通过实验表明如果图像是高度可压缩的，测量过程即使存在噪声，压缩传感方法仍可准确重构图像。2006年Rice大学成功研制出“单像素相机”，为低像素相机拍摄高质量图像提供了可能。2007年，Lu Gan借鉴DCT(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)块编码的巨大成功提出了基于块的压缩传感方法，每一块都采用相同的块观测矩阵，可减少观测矩阵的存储量，有效解决高维图像采集问题。采用该技术只需要很少的采样点，便能精确的重构原始信号。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

现有技术利用压缩传感理论对图像进行固定采样率的压缩并重构时，由于各图像块的稀疏程度不同，低采样率很难保证各图像块都具有较高的重构质量，而高采样率又会造成资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于压缩传感的图像自适应编码方法，该方法实现了判断各图像块在DCT域的稀疏度，根据判断结果对各图像块进行自适应的压缩采样，给出了精确的采样比例，从而确保图像在较低采样率下能获得较高的重构质量，详见下文描述：

一种基于压缩传感的图像自适应编码方法，所述方法包括以下步骤：

(1)根据图像的规格将图像分成m个n×n的图像块，其中m的取值根据图像的规格和图像块的规格确定，n的取值为正整数；

(2)对第i图像块进行二维DCT变换，获取DCT系数的绝对值，根据所述DCT系数的绝对值和第一判断阈值α获取所述第i图像块的C值，其中i的取值小于等于m，i的初始值为1，C值表示各个图像块DCT系数中绝对值小于α的个数，α为大于2小于8的有理数；

(3)判断第i图像块的C值是否大于第二判断阈值T₁，如果是，对第i图像块进行20％的采样压缩，执行步骤(7)；如果否，执行步骤(4)；

(4)判断第i图像块的C值是否小于等于第二判断阈值T₁且大于第三判断阈值T₂，如果是，对第i图像块进行40％的采样压缩，执行步骤(7)；如果否，执行步骤(5)；

(5)判断第i图像块的C值是否小于等于第三判断阈值T₂且大于第四判断阈值T₃，如果是，对第i图像块进行60％的采样压缩，执行步骤(7)；如果否，执行步骤(6)；

(6)对第i图像块进行80％的采样压缩，执行步骤(7)；

(7)判断i是否小于m，如果是，i＝i+1，重新执行步骤(2)；如果否，执行步骤(8)；

(8)将多个编码后的图像块依次传输给解码端，并根据各图像块相应的压缩率对编码后的图像块进行解码重构，得到整幅完整的图像。

在步骤(1)之后，步骤(2)之前，所述方法还包括：

利用相同的种子针对各图像块采用不同的采样率以生成相应尺寸的高斯随机观测矩阵。

所述方法还包括：在各图像块编码码流的开始加入一个采样率标志位。

所述T₁、T₂和T₃的取值分别为900、800和700。

本发明提供的一种基于压缩传感的图像自适应编码方法，与现有技术相比具有如下的优点：

本发明通过在对图像进行CS压缩采样前，判断各图像块在DCT域的稀疏度，根据判断结果对各图像块进行自适应的压缩采样，使得在低采样率的情况下能够对图像进行高质量重构，给出了精确的采样比例，在采样率平均值为44％时，重构图像的平均PSNR值可达到35dB以上，并且重构图像所有图像块的PSNR值分布比较集中，图像整体质量达到了最优。

附图说明