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专利号: 2013102858826
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.重要度驱动的面向全局冗余图像压缩方法,详细步骤如下:

步骤1,基于图像重要度计算块匹配误差系数:图像块的重要度和图像块自相似匹配误差系数一一对应。我们用Ei表示每个图像块Bi的自相似匹配误差系数。要计算Ei,首先需要计算图像的重要度图。我们使用Saliency Filters算法计算图像的重要度图:首先对图像进行超像素分割,保留相关结构特征,并剔除一些不必要的细节特征,然后计算元素的唯一性和空间分布,最后将二者结合起来得到图像的重要度图。重要度图是一个和原图分辨率大小一致的灰度图,越重要的区域像素亮度值越大,否则反之。下面给出如何根据重要度图计算每个图像块的自相似匹配误差系数: a.计算每个图像块的重要度(blockSaliency):

其中blockSaliencyi表示第i个图像块的重要度值,grayx,y表示重要度图中像素(x,y)的灰度值,x,y为像素在图像块内的坐标值,x,y的取值范围为[1,16],即块的大小为

16×16。由公式(1)可知,块重要度等于此图像块内所有像素的灰度值之和。 在计算完所有图像块的重要度后,分别找到所有图像块中具有最大重要度(maxSaliency)和最小重要度(minSaliency)的图像块。 b.计算图像块匹配误差系数:图像块自相似匹配误差系数越小,则表示图像块匹配越精确。图像中重要度越高的区域,它所匹配到的图像块应越精确。因此图像块的重要度和误差系数成反比关系,即图像块的重要度越大,误差系数越小。对于重要度最大的块,我们将其误差系数设为2,对于重要度最小的块,其误差系数设为6.25。首先对所有图像块的重要度进行归一化,即: minSaliency表示所有块中最小的重要度值,maxSaliency表示所有块中最大的重要度值。对于上述取值范围在[0,1]之间的blockSaliency值我们将其线性映射到[0.16,0.5]范围内(公式(3));然后对线性映射后的blockSaliency值取倒数(公式(4)),即得到每个图像块的自相似匹配误差系数Ei,它的取值范围是[2,6.25]。 blockSaliencyi=blockSaliencyi*0.34+0.16 (3) 步骤2,图像自相似块查找:我们使用Kanade-Lucas-Tomasi(KLT)feature tracker来查找每个块的自相似块。KLT是计算机视觉中特征跟踪匹配的公知技术,它可以处理仿射变换,且速度较快。对于每一个图像块Bi,我们设定KLT匹配算法误差系数为Ei,其中Ei就是上面求得的图像块自相似匹配误差系数。为了通过KLT匹配技术在全局图像区域找到当前块的所有相似块,我们在图像x,y方向每平移4个像素单位即调用KLT算法进行匹配。KLT算法只能找到小幅度旋转变换范围内的匹配块,需要设置较好的旋转角度初值。我们使用公式(5)计算待匹配块相对当前块的旋转角度初值θguess,该值由两个区域的方向直方图来计算: 其中Bi为当前块,Sj为待匹配块,Horient(θ,X)是X在θ方向的方向直方图,θ′为旋转角度变量。 步骤3,创建图像摘要图:在上述相似块查找的基础上,我们使用一种贪心算法来建立E

摘要图E,使得一个摘要图能够尽量多地重建原图的区域。假设I 表示摘要图E所能重建 的区域。我们在原图中找到一片区域ΔE加入到当前的摘要图,使得式(6)定义的Benefit最大,即加入ΔE后新增的重建区域面积减去ΔE本身的面积的值最大: E+ΔE EBenefit(ΔE)=|I \I|-|ΔE| (6)

下面阐述怎样找到这样的区域ΔE加入到当前的摘要图中:

首先要计算每个图像块Bj的覆盖集Cover(Bj)。如果原图中的块Bi的匹配区域和Bj有重叠部分,那么就把这些匹配区域集合起来作为Cover(Bj)。再定义一个块集合Cj,它表示包含Cover(Bj)的图像块(4×4像素)的集合。 接下来我们把所有块Bi对应的Ci\E,Ci去除和原有摘要图相交的部分,作为ΔE。在选择ΔE加入到现有摘要图中时,优先考虑那些和现有摘要图相交的ΔE,使用其中Benefit最大的ΔE来增长现有摘要图。当所有和原有的摘要图相交的ΔE的Benefit都等于0的时候,使用新的Benefit最大的和其它摘要图不相交的ΔE作为一个新的摘要图。这个步骤进行直到重建区域覆盖全图为止。 建立摘要图的算法如下:

步骤4,组装摘要图:上一步中计算出来的每一个摘要图分布在原图中的各个区域,我们要用一种有效的方法将这些大小不一的摘要图组装在一起,使得组装后的摘要图面积尽可能小。这里采用一种启发式算法,该算法在摘要图E中逐个加入每一个小的摘要图,在增加一个新的摘要图的时候,使构造的E的面积增加最小。 组装摘要图的步骤如下:

a.计算每一个小的摘要图的矩形闭包Pi(如图3中的P1、P2、P3、P4、P5所示),Pi由图像块(4×4像素)组成。 b.将得到的每个矩形区域Pi按所占格子数大小排序。

c.首先将最大的P1作为初始组装摘要图,接下来遍历后面的每一个Pi,在组装摘要图中找到合适的位置,使得Pi加入到组装的摘要图中以后,其增加面积最小。寻找合适位置的方法如下:假设当前已经组装的摘要图为unionPart,待组装的矩形区域Pi为newPart,它们的大小分别为x1×y1和x2×y2。按下面的方式遍历unionPart,找到一个合适位置,使得newPart放到该位置时不会和unionPart相交,且新增面积最小: 。