視頻通信中圖像修復模型及算法研究.pdf

1、人們對視覺信息的需求,多年來一直是視頻通信科技進步的推動力之一.任何關(guān)于人類交流的應用都因為引入了視覺因素而使其效果大大提高.因而視頻通信的應用前景十分廣闊,視頻通信技術(shù)的發(fā)展日新月異.在數(shù)字圖像與視頻的表示以及傳輸方面存在很多種編碼算法,目的都是為了降低碼率.其中,基于分塊的技術(shù)被證明是最實用的,當前大部分圖像和視頻壓縮的國際標準都采用這種技術(shù),如JPEG、H.26x、MPEG-x等.如果解碼器能夠正確地接收圖像序列的每一幀,那么它就

2、能重構(gòu)出需要的圖像.但由于通信信道不可避免的存在噪聲,傳輸數(shù)據(jù)流很可能存在誤碼,尤其是在無線通信的場合,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會被破壞.基于分塊的圖像編碼系統(tǒng)對傳輸誤碼很敏感,一個比特的丟失都可能導致重建圖像的失真,甚至可能連續(xù)地影響后續(xù)數(shù)幀圖像,形成擴散效應.造成這種現(xiàn)象的原因主要是由于壓縮編碼去掉了視頻圖像內(nèi)大量的空域和時域相關(guān)性,使得編碼后的圖像具有比原始圖像少的冗余信息,從而造成壓縮后的圖像對信道誤碼十分敏感.因此,為了獲得質(zhì)量可以接受的恢

3、復圖像,必須采取合適的錯誤恢復措施.該論文重點研究了視頻通信系統(tǒng)的容錯技術(shù)和圖像修補技術(shù),主要成果包括:①對視頻通信系統(tǒng)的容錯技術(shù)進行了詳細的分析,指出了現(xiàn)有算法的一些局限性.最優(yōu)鄰域匹配算法是目前能夠產(chǎn)生高恢復質(zhì)量圖像的錯誤掩蓋算法之一,但其在為壞塊尋找最優(yōu)匹配塊時由于運用了全搜索策略,需要很大的運算量,故限制了它的應用,尤其在實時圖像處理等應用場合.該論文研究了多種用于視頻序列分塊匹配的快速搜索算法,借鑒快速搜索策略,提出三種快速的

4、最優(yōu)鄰域匹配算法,分別為:兩步最優(yōu)鄰域匹配、菱形搜索最優(yōu)鄰域匹配、正方形菱形搜索最優(yōu)鄰域匹配.實驗結(jié)果表明這幾種算法是有效的.②研究了圖像修補技術(shù).提出一種新穎的空域錯誤掩蓋方法,該方法借鑒了圖像修補技術(shù)中的偏微分方程處理思想,根據(jù)Tony Chen等提出的圖像修補模型將誤碼塊的恢復歸結(jié)為能量函數(shù)最優(yōu)問題.利用馬爾科夫隨機場中多階鄰域系統(tǒng)的概念,建立了用于錯誤掩蓋的數(shù)字全變差模型,然后推導用于修復誤碼數(shù)據(jù)的迭代格式.結(jié)合蛛網(wǎng)掃描順序,設