DCT压缩图像通信中的后处理技术研究

论文摘要

在日常工作和生活中,人们经常接触的语音、文本和图像这三类信息中,因图像信息具有直观性强的特点而成为了当今人们获取信息的主要来源。随着现代通信技术与计算机技术的蓬勃发展,人们对各种图像信息的需求日益增长,使得图像通信已经成为了信息传输的主要方式。然而,由于图像信息具有信息量特别巨大的特点,在带宽受限的情况下要实时传输图像信息必需采用图像压缩技术。基于离散余弦变换（DCT）的压缩技术是目前大多数国际图像视频压缩编码标准中采用的一种压缩技术。在有干扰的信道中传输高压缩率图像,接收端获得的图像必然会失真。在基于DCT压缩技术的图像通信中,引起图像失真的原因主要有量化误差和传输误码。量化误差会导致接收端图像产生方块效应,传输误码会导致接收端图像出现图像块丢失。本论文围绕着这两种失真问题,以提高接收端图像质量为目的,提出了在接收端对失真图像进行恢复的后处理技术,其中包括块效应消除技术和差错掩盖技术。本论文的主要研究工作如下:首先,在绪论部分给出了数字图像的马尔可夫随机场（MRF）模型以及采用最大后验概率（MAP）的图像复原方法;介绍了在MRF-MAP框架下,采用条件迭代模式（ICM）求解值函数的方法。最后还在序论中还介绍了各向异性扩散和凸集投影在图像增强和复原中的数学模型。其次,分析了基于DCT的图像压缩技术因量化失真产生方块效应的原因,并提出了以下四种去块效应算法。第一种是基于马尔可夫随即场的自适应块效应消除算法。算法中定义了一个块效应可见度函数,然后根据块效应可见度函数以及边缘信息得到一个新的自适应势函数。第二种是基于图像局部内容的各向异性扩散去块效应算法。在扩散速率因子的控制下,它能够使扩散在图像的纹理区缓慢进行,而在平滑区快速进行。第三种是充分利用人类视觉系统特性,在图像的平滑区和纹理区分别采用一维DCT域滤波和空间域滤波的去块效应算法。第四种算法中把块效应建模成阶梯函数,然后根据判断准则把图像块分成平滑块,纹理块和边缘块。对平滑块,首次导出了块效应强度的表达式,然后根据块效应强度和平滑度进行自适应平滑滤波;对边缘块和纹理块,采用简单的Sigma滤波器对块边界周围的像素滤波。上述四种算法中,前面两种属于空间域迭代类算法,后两种属于变换域和空间域相结合的非迭代类算法。再次,针对传输误码导致图像块丢失的情况,在帧内编码的模式下,提出一种组合型空间域差错掩盖后算法。根据周围正确解码块中的边缘信息把丢失块分

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 前、后处理技术发展现状
• 1.2.1 数字图像通信系统模型
• 1.2.2 图像通信中的图像失真
• 1.2.3 前处理技术
• 1.2.4 后处理技术
• 1.3 后处理中的数学理论基础
• 1.3.1 图像的MRF 建模
• 1.3.2 偏微分方程
• 1.3.3 凸集投影原理
• 1.4 后处理技术的中的难点及本论文的研究内容
• 1.5 本章小结与章节安排
• 第二章 MRF-MAP 模型在块效消除中的应用
• 2.1 块效应概述
• 2.2 图像的MRF-MAP 去块效应模型
• 2.3 基于人类视觉系统的自适应势函数
• 2.3.1 块效应可见度函数
• 2.3.2 自适应势函数
• 2.3.3 快速次优求解算法
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 主观质量评价
• 2.4.2 客观质量评价
• 2.5 结束语
• 第三章 基于各向异性扩散的去块效应算法
• 3.1 引言
• 3.2 各向异性扩散方程
• 3.3 基于图像局部内容的各向异性扩散方程
• 3.3.1 图像的局部活动性
• 3.3.2 改进型各向异性扩散算法
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 主观质量评价
• 3.4.2 客观质量评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于人类视觉系统的混合域去块效应算法
• 4.1 引言
• 4.2 已有的DCT 域去块效应算法
• 4.2.1 零掩盖技术
• 4.2.2 DCT 域块效应盲测量与去除算法
• 4.2.3 DCT 系数加权平均块效应消除算法
• 4.3 基于HVS 的混合域去块效应算法
• 4.3.1 块效应可见度函数
• 4.3.2 图像块类别判定
• 4.3.3 平滑行的块效应消除
• 4.3.4 边缘行的块效应消除
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 主观质量评价
• 4.4.2 客观质量评价
• 4.5 结束语
• 第五章 一种自适应平滑滤波的块效应消除算法
• 5.1 引言
• 5.2 图像块的分类
• 5.2.1 块效应一维阶梯函数建模
• 5.2.2 子块的分类
• 5.3 自适应平滑滤波块效应消除算法
• 5.3.1 平滑块块效应消除
• 5.3.2 边缘块和纹理块块效应消除
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 主观质量比较
• 5.4.2 客观质量比较
• 5.5 本论文提出的各种去块效应算法性能比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 一种组合型的空间域差错掩盖算法
• 6.1 引言
• 6.2 几种空间域差错掩盖算法描述
• 6.2.1 最大平滑准则差错掩盖
• 6.2.2 基于边缘方向多径插值差错掩盖
• 6.2.3 空间域预测插值差错掩盖算法
• 6.3 一种组合型的空间域差错掩盖算法
• 6.3.1 丢失块分类
• 6.3.2 差错掩盖算法
• 6.4 实验结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 基于 MRF-MAP 的运动矢量恢复差错掩盖算法
• 7.1 引言
• 7.2 几种经典的运动矢量估计算法
• 7.2.1 BMA 算法
• 7.2.2 AVMV 和MMV
• 7.3 基于 MFR 的运动矢量恢复算法
• 7.3.1 运动矢量的MRF-MAP 建模
• 7.3.2 权值的自适应选择
• 7.4 各种算法的仿真结果
• 7.5 本章小结
• 第八章 基于帧间信息的组合型差错掩盖算法
• 8.1 引言
• 8.2 组合型差错掩盖算法
• 8.2.1 图像块活动性的判断
• 8.2.2 基于POCS 的差错掩盖算法
• 8.2.3 AVMV 算法
• 8.3 实验结果
• 8.4 组合型差错掩盖算法与AMRF-MAP 算法比较
• 8.5 结论
• 结论与展望
• 参考文献
• 在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文