一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法
【專利摘要】針對現(xiàn)有的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)不能準(zhǔn)確的反應(yīng)用戶主觀感興趣區(qū)域的問題，本發(fā)明提出了一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法。其步驟為：(1)對原始圖像信號進行感興趣區(qū)域分析，構(gòu)造重要指數(shù)矩陣；(2)根據(jù)重要指數(shù)矩陣進行分層，編碼傳輸每層矩陣信息；(3)根據(jù)反饋信息確定主觀感興趣區(qū)域，優(yōu)化重要指數(shù)矩陣。本發(fā)明結(jié)合感興趣區(qū)域算法與圖像邊緣檢測算法，實現(xiàn)質(zhì)量分層，在低碼率下也可凸顯圖像感興趣區(qū)域。
【專利說明】一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，屬于數(shù)字圖像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)量分層（Quality Stratification, QS)是指根據(jù)一種分層指標(biāo)，將數(shù)據(jù)分為不 同質(zhì)量級別的數(shù)據(jù)層。在信息通信中，由于信道質(zhì)量的不穩(wěn)定性，接收終端處理能力不同， 因而通常要求將數(shù)據(jù)分為不同級別的數(shù)據(jù)層，以便提供盡可能的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在數(shù)字圖像領(lǐng) 域中的質(zhì)量分層，與漸進式傳輸類似。在JPEG標(biāo)準(zhǔn)中，圖像按"塊"傳輸。符合JPEG2000 標(biāo)準(zhǔn)的圖像格式支持漸進式傳輸，即允許圖像按照用戶所需的分辨率或者像素精度進行重 構(gòu)，在達到所需的分辨率或者質(zhì)量要求后，可終止編碼，停止碼流傳輸。該技術(shù)實現(xiàn)了由用 戶需求驅(qū)動，分層次、分批次的數(shù)據(jù)傳輸。
[0003] 在數(shù)字圖像的很多實際應(yīng)用中（如醫(yī)學(xué)成像、遙感測繪、數(shù)字資料庫等），人們往 往只是對整幅圖像中的一個或幾個圖像區(qū)域感興趣，也就是說，感興趣區(qū)域（Region of Interest，R0I)相對其余的背景區(qū)域能為用戶提供更多的信息量。當(dāng)圖像采用漸進式傳輸 時，用戶對于感興趣區(qū)域優(yōu)先度和精度需求與背景區(qū)域不同。
[0004] 目前支持感興趣區(qū)域、漸進式傳輸?shù)姆椒ㄊ腔贘PEG2000標(biāo)準(zhǔn)，R0I算法分為一 般位移法和最大位移法，近年來大量文獻不斷改進JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)算法，使得R0I算法能支 持任何形狀的感興趣區(qū)域，以及提供更好的性能。概貌信息和感興趣區(qū)域被置于漸進式傳 輸碼流的前列?，F(xiàn)有的JPEG2000漸進式傳輸能滿足分辨率不同并優(yōu)先傳輸感興趣區(qū)域。但 該方法缺點，一方面在于感興趣區(qū)域是圖像發(fā)送端預(yù)先制定的，不能準(zhǔn)確的反應(yīng)用戶的主 觀感興趣區(qū)域。在傳輸?shù)倪^程中，用戶不能根據(jù)自身需要而動態(tài)改變感興趣區(qū)域。另一方 面，低分辨率的背景區(qū)域也并不一定需要一并傳輸，在低碼率的應(yīng)用環(huán)境下，更需要盡快將 用戶最需要的信息優(yōu)先傳遞。因此，本發(fā)明提出了一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，根據(jù)分層 指標(biāo)的分層操作，結(jié)合用戶反饋優(yōu)化分層指標(biāo)，解決以上不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)不能準(zhǔn)確的反應(yīng)用戶主觀感興趣區(qū)域的問題，提出了 一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法。本發(fā)明所述的方法：首先，通過構(gòu)造重要指數(shù)矩陣作為分 層指標(biāo)；然后，融合R0I算法以及邊緣檢測算法，預(yù)留時隙支持用戶反饋；最后，獲得分層矩 陣。本發(fā)明方法在低碼率下也能凸顯圖像感興趣區(qū)域。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是，結(jié)合已有的R0I算法以及邊緣檢測算法，構(gòu)建分 層指標(biāo)，進行分層操作，具體步驟如下： 步驟一：讀入原始圖像信號根據(jù)R0I算法處理得到信號Γ，根據(jù)信號，初始化重要 指數(shù)矩陣5; 步驟二：根據(jù)重要指數(shù)矩陣忍以及給定比例λ-(0 < i- < 1)，確定閾值（ 〇 < " < /j·, j、 J為矩陣行數(shù)與列數(shù)ueZ)，得到矩陣4; 步驟三：根據(jù)矩陣昊的非零元素位置選取原始圖像信號d中元素，得到分層矩陣4 , 對分層矩陣4:進行編碼、傳輸； 步驟四：將重要指數(shù)矩陣S中完成編碼的本層對應(yīng)元素（即矩陣I.的非零元素位置） 置為0,得到新的重要指數(shù)矩陣5 ,傳輸完成本層后，預(yù)留一個時隙監(jiān)聽用戶反饋； 步驟五：若在預(yù)留的監(jiān)聽時隙內(nèi)存在用戶主觀反饋（用戶返回某一個小區(qū)域元素位置 信息)，則運用邊緣檢測算法根據(jù)反饋信息確定主觀感興趣區(qū)域，再根據(jù)用戶主觀感興趣區(qū) 域優(yōu)化重要指數(shù)矩陣S; 步驟六：判斷重要指數(shù)矩陣忍元素是否全為〇,若不全為〇,則返回步驟二，否則結(jié)束操 作。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有如下優(yōu)點： 1、結(jié)合邊緣檢測算法劃分用戶主觀感興趣區(qū)域，實現(xiàn)基于用戶主觀反饋的感興趣區(qū)域 質(zhì)量分層和優(yōu)先編碼方法。本方法是通過結(jié)合邊緣檢測算法，推測出主觀感興趣區(qū)域，優(yōu)化 重要指數(shù)矩陣。并融合了 R0I算法以及邊緣檢測算法，實現(xiàn)了用戶對于漸進式傳輸?shù)闹饔^ 控制。
[0008] 2、優(yōu)先傳輸感興趣區(qū)域，而暫不傳輸背景區(qū)域，通過分層指標(biāo)重要指數(shù)矩陣的分 層操作，背景區(qū)域首先被略去，優(yōu)先傳輸原分辨率的感興趣區(qū)域，在低碼率的應(yīng)用環(huán)境下， 能盡快將用戶最需要的信息優(yōu)先傳遞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1反饋式圖像質(zhì)量分層方法流程圖。

【具體實施方式】
[0010] 結(jié)合圖1說明【具體實施方式】如下： 步驟一：讀入原始圖像信號J，根據(jù)R0I算法處理得到信號F，根據(jù)信號Γ確定重要指 數(shù)矩陣5 ,確定重要指數(shù)矩陣J的步驟為： 1) 原始信號矩陣J通過R0I算法處理得到矩陣Γ ; 2) 取矩陣.4與矩陣Γ的差值矩陣為初始重要指數(shù)矩陣5 ; 3) 取矩陣5中的元素值最大值I，并將矩陣f中的所有元素％更新，得到新 的重要指數(shù)矩陣J; 4) 將重要指數(shù)矩陣5中的0元素置為1。
[0011] 步驟二：根據(jù)重要指數(shù)矩陣f以及給定比例杈〇 < λ- < 1),確定閾值X ( 0 < R ，J、/為矩陣行數(shù)與列數(shù)，;?€Ζ )，5中元素值大于閾值I。分為一層，得到矩陣美，確定閾 值的步驟為： 1)設(shè)定比例λ-(0 < λ < 1),根據(jù)重要指數(shù)矩陣j中的元素的取值范圍，確定閾值X ,使 得大于λ;的元素個數(shù)所占比例為i ; 如：.

【權(quán)利要求】
1. 一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，其特征在于，首先通過感興趣區(qū)域（ROI)算法獲得 圖像中感興趣區(qū)域，構(gòu)造重要指數(shù)矩陣；然后根據(jù)重要指數(shù)矩陣將原始矩陣分層，編碼傳 輸；隨后根據(jù)用戶反饋的主觀感興趣區(qū)域，結(jié)合邊緣檢測算法尋找相關(guān)區(qū)域，優(yōu)化重要指數(shù) 矩陣，所述方法至少包括以下步驟： 步驟一：讀入原始圖像信號根據(jù)R0I算法處理得到信號Γ，根據(jù)信號Γ確定重要指 數(shù)矩陣5 ; 步驟二：根據(jù)重要指數(shù)矩陣f以及給定比例< .i: < 1),確定閾值X ( 〇 < ^ < A； , J、 J為矩陣行數(shù)與列數(shù)，H€Z )，J中元素值大于閾值分為一層，得到矩陣美； 步驟三：根據(jù)矩陣農(nóng):的非零元素位置選取原始圖像信號」中元素，得到分層矩陣Λ , 對分層矩陣Λ進行編碼、傳輸； 步驟四：將重要指數(shù)矩陣S中完成編碼的本層對應(yīng)元素（即矩陣毛的非零元素位置） 置為0,得到新的重要指數(shù)矩陣5 ,傳輸完成本層后，預(yù)留一個時隙監(jiān)聽用戶反饋； 步驟五：若在預(yù)留的監(jiān)聽時隙內(nèi)存在主觀反饋（用戶返回某一個小區(qū)域元素位置信 息)，則運用邊緣檢測算法根據(jù)反饋信息確定主觀感興趣區(qū)域，再根據(jù)主觀感興趣區(qū)域優(yōu)化 重要指數(shù)矩陣5; 步驟六：判斷重要指數(shù)矩陣f元素是否全為〇,若不全為〇,則返回步驟二，否則結(jié)束操 作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，其特征在于步驟一中原始信 號J根據(jù)R0I算法確定重要指數(shù)矩陣J的過程，至少還包括以下步驟： 1) 原始信號矩陣.4通過R0I算法處理得到矩陣J ; 2) 取矩陣3與矩陣Γ的差值矩陣為初始重要指數(shù)矩陣5 ; 3) 取矩陣j中的元素值最大值，并將矩陣j中的所有元素更新即it為，得到 新的重要指數(shù)矩陣5; 4) 將重要指數(shù)矩陣J中的0元素置為1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，其特征在于步驟二中根據(jù)重 要指數(shù)矩陣5得到分層矩陣Λ的過程，至少還包括以下步驟： 1) 設(shè)定比例t(0 < Α- < 1),根據(jù)重要指數(shù)矩陣$中的元素的取值范圍，確定閾值；，使 得大于的元素個數(shù)所占比例為i ; 2) 選取重要指數(shù)矩陣s中元素值大于足:的元素，獲得矩陣及:，將原始信號矩陣j中 與&非零元素位置對應(yīng)的元素分為一層，形成新的分層矩陣Λ , 4：中其它位置元素取〇 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反饋式圖像質(zhì)量分層方法，其特征在于步驟五中優(yōu)化重 要指數(shù)矩陣5的過程，至少還包括以下步驟： 1)讀入用戶選擇的位置信息（.H)以及一個半徑為r的圓形區(qū)域信息，記為
為圓心元素位置； 2) 通過邊緣檢測算法輸出原圖像的邊緣信息矩陣D ; 3) 在邊緣信息矩陣D中查找位置信息區(qū)域C,若存在某閉包區(qū)域￡包含區(qū)域C,則取 該閉包區(qū)域;若不存在任何閉包區(qū)域包含區(qū)域C，則取含區(qū)域C元素較多的閉包 區(qū)域，取該閉包區(qū)域￡(￡~C；=0，C2￡);若區(qū)域C內(nèi)元素不在任何閉包區(qū)域，取區(qū)域C 中的元素為區(qū)域￡元素，獲得該區(qū)域;上述方法可得到區(qū)域￡的元素（來自于邊 緣息矩陣￡))
4) 取區(qū)域￡元素位置對應(yīng)重要指數(shù)矩陣s中的元素，Sf
，與設(shè)定加倍 值S(S > 1)相乘，更新重要指數(shù)矩陣5中的對應(yīng)元素。
【文檔編號】H04N19/36GK104301731SQ201410574517
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】裴廷睿, 趙津鋒, 李哲濤, 朱更明 申請人:湘潭大學(xué)