一種高效的貝爾模板圖像編碼機(jī)制及其JSCC失真模型研究

基于Wyner-Ziv（WZ）結(jié)構(gòu)的四通道貝爾模板圖像分布式編解碼方法。在編碼端對(duì)貝爾模板圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)分離轉(zhuǎn)換，形成4個(gè)分量圖像并分別執(zhí)行離散余弦變換，依據(jù)拉格朗日代價(jià)函數(shù)的收斂性，利用Lloyd迭代算法設(shè)計(jì)了全局優(yōu)化的量化器，采用Slepian-Wolf（SW）信道編碼方法對(duì)各分量變換系數(shù)的量化輸出進(jìn)行獨(dú)立編碼，在解碼端利用亮度分量作為邊信息，聯(lián)合解碼重構(gòu)貝爾模板圖像。 首先對(duì)每個(gè)貝爾模板中的像素進(jìn)行色空間轉(zhuǎn)換，把原始的綠色像素值置換為亮度值，原始紅、藍(lán)色像素值置換為色差值，然后把梅花狀排列的亮度分量分離并緊湊為兩個(gè)矩形圖像，同理分別把紅、藍(lán)色差分量緊湊為矩形圖像。最終形成4個(gè)分量圖像，包括兩個(gè)亮度分量圖像 Y1與 Y2和兩個(gè)色差分量圖像 Cr與 Cb。 進(jìn)一步建立了具有分布式特征的編解碼結(jié)構(gòu)，即編解碼器采用了Wyner-Ziv分布式結(jié)構(gòu)，共有4個(gè)通道，每個(gè)通道對(duì)分量圖像進(jìn)行獨(dú)立編碼。首先進(jìn)行DCT變換，變換系數(shù)經(jīng)過(guò)量化后送至Slepian-Wolf（SW）編碼器，其編碼方式為率可調(diào)打孔式Turbo碼（RCPT），在編碼時(shí)同時(shí)產(chǎn)生校驗(yàn)位存儲(chǔ)在緩沖區(qū)，編碼器可根據(jù)解碼器的要求發(fā)送相應(yīng)的校驗(yàn)位。通?？烧J(rèn)為這種SW編解碼方式是無(wú)損的。在解碼端，從兩個(gè)亮度分量提取出邊信息S作為SW解碼和逆量化重構(gòu)的參考信息。最后重構(gòu)出DCT系數(shù)，經(jīng)DCT逆變換得到4個(gè)分量圖像的估計(jì)值，進(jìn)而可估計(jì)貝爾模板圖像。 研究中，重點(diǎn)進(jìn)行了量化器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，拉格朗日代價(jià)函數(shù)具有較好的凸性，利用Lloyd迭代算法，在給定初始標(biāo)量量化器后，通過(guò)調(diào)整量化器參數(shù)，計(jì)算優(yōu)化的重構(gòu)函數(shù)和率測(cè)度函數(shù)，重新計(jì)算失真測(cè)度，并獲得新的代價(jià)函數(shù)值，直至該函數(shù)值不再減小，停止迭代。即可獲得優(yōu)化量化器。在不同的編碼通道中，其量化間隔可能有所不同，或者說(shuō)處于不同編碼通道的DCT系數(shù)被量化后所處的量化間隔可能不同，但有可能被分配相同的索引，由于解碼端邊信息的存在，這些相同的索引所對(duì)應(yīng)的量化值也會(huì)以很高的概率被正確重構(gòu)。從系統(tǒng)全局看來(lái)，不同通道中不同的量化間隔被分配相同的索引，相當(dāng)于全局量化函數(shù)具有較小的量化間隔，從而具有較低的量化失真。 實(shí)驗(yàn)表明，在高速率情況下，所設(shè)計(jì)的編解碼器率失真性能得到較好的改善。

貝爾模板圖像傳感器被廣泛應(yīng)用在彩色攝像設(shè)備之中，長(zhǎng)期以來(lái)，總是對(duì)貝爾模板圖像先進(jìn)行插值獲得全彩圖像，然后壓縮編碼，從而達(dá)到存儲(chǔ)或傳輸目的。直接壓縮貝爾模板圖像并與信道聯(lián)合編碼的方法可避免復(fù)雜的插值過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步提高端到端的實(shí)時(shí)通信性能、降低設(shè)備復(fù)雜性及功耗具有重要意義。.本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)貝爾模板圖像的深入分析，充分利用其冗余特性，研究一種兼顧低復(fù)雜度、高壓縮比與低失真的高效編碼機(jī)制，并闡明它的基本原理，建立完整的理論體系。另一方面，基于所設(shè)計(jì)的貝爾圖像編碼器和BSC信道特性，根據(jù)熵編碼特點(diǎn)、量化誤差和BSC信道誤差特性，建立普適的JSCC失真預(yù)測(cè)模型，可在離線的情況下獲得其所需的參數(shù)。從而使得在實(shí)際聯(lián)合編碼過(guò)程中，不需要根據(jù)每幅圖像的統(tǒng)計(jì)特性和信道實(shí)時(shí)變化條件來(lái)預(yù)測(cè)失真，以利于實(shí)時(shí)傳輸。本項(xiàng)目的實(shí)施將豐富圖像編碼通信理論的內(nèi)容，研究成果可在嵌入式攝像設(shè)備的無(wú)線實(shí)時(shí)通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

項(xiàng)目研究可變形模板模型（DTM）這一新理論中的若干問(wèn)題及其在圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)中撓τ?，主要有ｉu?、DTM理論的研究；二、DTM優(yōu)化算法的研究；三、子波基參數(shù)化DTM研究；四、DTM在目標(biāo)識(shí)別、圖像處理中的應(yīng)用；五、自由手寫(xiě)體漢字的DTM的建立。項(xiàng)目結(jié)合學(xué)科前沿，旨在建立新的圖像處理、模式識(shí)別理論和方法，預(yù)期一些方面有所突破。 2100433B

ROF模型

Rudin，Osher和Fatemi三人在研究中于1992年提出了著名的ROF模型，此模型是利用BV空間(有界變差函數(shù)空間)來(lái)刻畫(huà)圖像，即最小化全變分范數(shù)模型。這個(gè)模型能夠在分離出大多數(shù)噪音的同時(shí)能夠較好地保持圖像邊緣。這個(gè)模型將圖像

TV-G模型

這個(gè)模型可以同時(shí)將圖像分解為

VO模型

VO模型是基于偏微分方程，計(jì)算起來(lái)又快又簡(jiǎn)單，可做到紋理的顯式表達(dá)，從而能較好地從中同時(shí)提取紋理和卡通部分，為紋理分割及紋理識(shí)別的順利進(jìn)行提供條件 。