[发明专利]一种高速相机压缩图像快速重建方法

摘要

本发明公开了一种高速相机压缩图像快速重建方法，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。仿真试验结果表明本发明方法可有效提升高速相机压缩图像重建质量、速度。

主权项

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Ic进行像素重排序，得到重排序图像Is；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（0~2b‑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Ic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Ic，得到重排序图像Is；第二步：将重排序图像Is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Is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,...,tk}，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Ir，下标r表示Ir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qx填充e', 下标x表示qx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qy填充e', 下标y表示qy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Is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qm作为未知像素e的估计值，下标m表示qm是均值，完成压缩图像重建，得到重建图像Ir；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Is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qx，用最大值qx代替像素p(u,v,q)，即：q=qx，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qy，用最小值qy填充当前像素p(u,v,q)，即：q=qy，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Is中像素p(u,v,q)邻域N内像素的均值qm代替像素p(u,v,q)的像素值q，即：q=qm；当F(u,v)=1时，不处理；得到压缩重建图像Ir；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qm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。