基于基元圖學(xué)習(xí)的低碼率圖像壓縮.pdf

1、日益增多的多媒體應(yīng)用產(chǎn)生的海量數(shù)字圖像對(duì)存儲(chǔ)和傳輸都產(chǎn)生了巨大的壓力,因此,對(duì)高效的數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)的研究具有重要意義。原始圖像數(shù)據(jù)中存在著各種冗余,圖像壓縮的目的就是要去除這些冗余。傳統(tǒng)的圖像壓縮方法以信息論為指導(dǎo),從信號(hào)處理的角度出發(fā)去除圖像中的各種冗余,并取得了較好的效果,如廣泛使用的基于離散余弦變換(DCT)的JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)和基于離散小波變換(DWT)的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)。但是在受終端設(shè)備處理和存儲(chǔ)能力以及傳輸帶寬的

2、限制而產(chǎn)生的低碼率圖像壓縮應(yīng)用場(chǎng)景中,傳統(tǒng)圖像壓縮方法受其固有特性的影響會(huì)產(chǎn)生塊效應(yīng)和振鈴效應(yīng),嚴(yán)重影響了圖像質(zhì)量。
　　 針對(duì)這一問(wèn)題,本文從計(jì)算機(jī)視覺(jué)的角度出發(fā),利用人類視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及圖像基元圖信息的可復(fù)用性,提出了一個(gè)基于圖像基元圖學(xué)習(xí)的低碼率圖像壓縮方案。
　　 該方案針對(duì)人眼更敏感的邊緣區(qū)域進(jìn)行處理,從一組訓(xùn)練圖像中提取出通用的可在低碼率壓縮圖像之間復(fù)用的基元圖信息,并以非參數(shù)化表示的形式將其保存在庫(kù)中。在

3、圖像編碼端只需要壓縮下采樣之后的低分辨率圖像,其丟失的高頻信息就可以在解碼端利用庫(kù)中的基元圖信息近似地恢復(fù)出來(lái)。因此在相同的碼率下能獲得更好的圖像重建質(zhì)量。其中用基于優(yōu)化的方法提高了基元圖復(fù)用時(shí)映射的準(zhǔn)確程度,用基于塊拼接的方法來(lái)保證基元圖映射時(shí)相鄰塊之間的一致性。
　　 在此基礎(chǔ)上,利用信號(hào)的稀疏表示方法對(duì)上述方案進(jìn)行了改進(jìn)。超完備冗余表示和信號(hào)稀疏表示的最新研究成果表明:一個(gè)信號(hào)可由超完備字典稀疏表示;由于高分辨率圖像和對(duì)應(yīng)

4、低分辨率圖像之間具有的幾何相似性,高分辨率圖像塊的幾何特征可以從對(duì)應(yīng)低分辨率圖像塊獲得。將這一思想用于基元圖映射,即對(duì)每一個(gè)低質(zhì)量基元圖塊求出其用超完備字典的稀疏表示,則對(duì)應(yīng)的高質(zhì)量基元圖塊可以通過(guò)這些稀疏系數(shù)與字典中對(duì)應(yīng)的高質(zhì)量基元圖塊組合得到。該問(wèn)題可以用1范式最優(yōu)化的方式描述并求解,并且把相鄰塊之間的一致性作為一個(gè)約束條件加入該問(wèn)題的求解以進(jìn)一步增強(qiáng)基元圖映射時(shí)相鄰塊之間的一致性。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在低碼率下,采用本文