[发明专利]一种高速相机压缩图像快速重建方法

权利要求书

1.一种高速相机压缩图像快速重建方法，其特征是：首先，根据高速相机图像压缩标记矩阵，将已知像素填充到对应像素位置；然后，进行迭代循环，以未填充像素位置邻域内已知像素的最大值填充未填充像素位置，以未填充像素位置邻域内已知像素的最小值填充未填充像素位置，直到所有未填充像素被填充为止；最后，根据高速相机图像压缩标记矩阵，以未知像素邻域内所有像素的均值作为未知像素估计值，得到高速相机压缩图像重建图像，具体操作步骤如下：

第一步：根据高速相机图像压缩标记矩阵F，对压缩图像I_c进行像素重排序，得到重排序图像I_s；

第1.1步：根据相机拍摄图像宽度w、高度h、像素深度b，w、h的单位为像素，取值范围为（0~10000000），b的单位为bits，取值范围为（1~100），生成一幅宽度为w、高度为h、像素深度为b的空白图像I，I中任意像素可表示为p(u,v,q)，u、v分别为像素在图像中的行坐标、列坐标, q为像素值，q的取值范围为（0~2^b-1）；

第1.2步：从图像压缩标记矩阵F左上角开始，按“Z”字型扫描，当F(u,v)=1时，在查找表L中记录F(u,v)的行坐标u、列坐标v，得到大小为2*K的查找表L，K为图像压缩过程中保留的像素数量，K的取值范围为（0~w*h）；

第1.3步，根据查找表L中第i个元素的取值(u,v)，以压缩图像I_c中第i个像素的像素值q，填充空白图像I中(u,v)位置处像素，依次遍历整个查找表L和压缩图像I_c，得到重排序图像I_s；

第二步：将重排序图像I_s中像素划分为已知像素集T、未知像素集E：

遍历重排序图像I_s中像素p(u,v,q)，当F(u,v)=1时，标记为已知像素t；当F(u,v)=0时，标记为未知像素e；K个已知像素t构成已知像素集T={t₁,...,t_k}，w*h-K个未知像素e构成未知像素集E={e₁,...}，其中*是乘法操作；

第三步：使用已知像素集T快速估计未知像素E的取值，进行压缩图像重建，得到重建图像I_r，下标r表示I_r是重建图像， 使用已知像素集T快速估计未知像素E取值的方法是：

定义未填充的未知像素e为e'、定义已填充的未知像素定义为e''；

定义操作a为：遍历所有未填充的未知像素e'，利用未填充的未知像素e'的邻域N内所有已知像素t和所有已填充的未知像素e''构成像素集J，取像素集J的最大值q_x填充e', 下标x表示q_x是最大值；

定义操作b为：遍历所有未填充的未知像素e'，利用未填充的未知像素e'的邻域N内所有已知像素t和所有已填充的未知像素e''构成像素集J，取像素集J的最小值q_y填充e', 下标y表示q_y是最小值；

执行操作a和操作b共n次，n取值范围为(1~100)，当重排序图像I_s中不存在未填充的未知像素e'时，根据图像压缩标记矩阵F，遍历所有未知像素e，取未知像素e的邻域N内像素的均值q_m作为未知像素e的估计值，下标m表示q_m是均值，完成压缩图像重建，得到重建图像I_r；

具体实现如下：

第3.1步：构建填充标记矩阵F'，令F'=F，F'中元素取值为0或1；当F'(u,v)=0时，表示p(u,v,q)为未填充的未知像素e'；当F'(u,v)=1时，表示p(u,v,q)是已知像素t或已填充的未知像素e''；

第3.2步：计算F'中所有元素和S=sum(F')，sum是求和操作，当S=w*h时，转入第3.3步，当S<w*h时，执行如下操作：

第3.2.1步：遍历填充标记矩阵F'，当F'(u,v)=0时，取重排序图像I_s中像素p(u,v,q)的邻域N内、对应标记F'(u',v')=1的所有像素p'(u',v',q')构成像素集J，计算像素集J的最大值q_x，用最大值q_x代替像素p(u,v,q)，即：q=q_x，并使F'(u,v)=1；

第3.2.2步：遍历填充标记矩阵F'，当F'(u,v)=0时，取重排序图像中像素p(u,v,q)的邻域N内、对应标记F'(u',v')=1的所有像素p'(u',v',q')构成像素集J，计算像素集J的最小值q_y，用最小值q_y填充当前像素p(u,v,q)，即：q=q_y，并使F'(u,v)=1；

第3.2.3步：返回第3.2步；

第3.3步：遍历压缩图像标记矩阵F，当F(u,v)=0时，取重排序图像I_s中像素p(u,v,q)邻域N内像素的均值q_m代替像素p(u,v,q)的像素值q，即：q=q_m；当F(u,v)=1时，不处理；得到压缩重建图像I_r；

其中，第3.2.1步和第3.2.2步的执行顺序可交换，(u',v')是邻域N内像素的位置坐标，第3.3步中的均值q_m可由邻域N内包括像素p(u,v,q)在内的所有像素计算，也可由邻域N内、除像素p(u,v,q)之外的所有像素计算；邻域N可选择4连通、8连通邻域，邻域N尺寸为b*g，b、g的取值范围为：（1~100）；为提升重建速度，邻域尺寸优先为3*3个像素，其中*表示乘法操作。