基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是圖像優(yōu)化方法領(lǐng)域，涉及一種基于解耦控 制的混合失真圖像優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的圖像優(yōu)化方法一般針對(duì)一種特定失真的圖像信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，如：噪聲失真、 對(duì)比度失真、模糊失真、JPEG2K失真和JPEG失真等。然而，日常接觸的圖像往往并不僅受 單一失真的影響，也有可能受到兩種或兩種以上失真的同時(shí)作用。對(duì)于這類受混合失真影 響的圖像，目前還沒(méi)有一種好的優(yōu)化方法可以同時(shí)處理混合的失真類型。
[0003]目前，針對(duì)混合失真圖像的優(yōu)化方案一般都是針對(duì)圖像的某類失真分別進(jìn)行處 理，即處理完一種再處理另一種。然而，這種處理方法又會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題，不同的處理方法 之間往往具有強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，即在對(duì)某一失真進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)增加另一種失真對(duì)圖像質(zhì) 量影響。例如：一幅圖像既含有噪聲失真又含有對(duì)比度失真，對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理時(shí)會(huì)對(duì)圖 像信號(hào)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致對(duì)比度失真更加嚴(yán)重，而對(duì)圖像的對(duì)比度進(jìn)行優(yōu)化時(shí)卻又可能增強(qiáng) 圖像的噪聲信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法， 通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)解耦模型，以抵消在對(duì)失真進(jìn)行處理時(shí)不同控制信號(hào)間的耦合作用，使得當(dāng) 在對(duì)該圖像的某一種失真類型進(jìn)行處理時(shí)，不會(huì)引起其他失真加重對(duì)圖像質(zhì)量的影響。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法，在該方法中，通過(guò)在系統(tǒng)中加入解 耦模型使得在對(duì)混合失真圖像進(jìn)行優(yōu)化時(shí)各失真優(yōu)化方法之間的耦合作用被消除，以提升 優(yōu)化效果，改善圖像質(zhì)量。
[0007] 進(jìn)一步，該方法具體包括以下步驟：
[0008] 1)、判斷圖像失真類型是否已知，若已知，跳過(guò)步驟2)執(zhí)行步驟3)，否則繼續(xù)執(zhí)行 步驟2);
[0009] 2)、通過(guò)分析不同失真的特征，建立一個(gè)失真分類模型，將需要處理的圖像輸入模 型中得到其混合失真類型；
[0010] 3)、通過(guò)引入失真檢測(cè)方法表征失真信號(hào)；
[0011] 4)、通過(guò)非線性擬合的方式找出不同輸入與輸出的關(guān)系；
[0012] 5)、根據(jù)所求取的表征與關(guān)系建立系統(tǒng)模型并求得解耦模型，實(shí)現(xiàn)一種優(yōu)化方案 只對(duì)一種失真有效且不會(huì)對(duì)其他失真造成改變的目的。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述方法通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)解耦模型，以抵消在對(duì)失 真進(jìn)行處理時(shí)不同控制信號(hào)間的耦合作用，使得當(dāng)在對(duì)該圖像的某一種失真類型進(jìn)行處理 時(shí)，不會(huì)引起其他失真加重對(duì)圖像質(zhì)量的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0015] 圖1為解耦系統(tǒng)框架圖；
[0016] 圖2為具有自耦合作用的解耦系統(tǒng)框圖；
[0017] 圖3為具有自耦合作用的解耦系統(tǒng)簡(jiǎn)化框圖；
[0018] 圖4為解耦實(shí)施流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020] 本發(fā)明的目的在于：對(duì)于一幅同時(shí)受到多種失真影響的圖像，設(shè)計(jì)一個(gè)解耦模型， 以抵消在對(duì)失真進(jìn)行處理時(shí)不同控制信號(hào)間的耦合作用，使得當(dāng)在對(duì)該圖像的某一種失真 類型進(jìn)行處理時(shí)，不會(huì)引起其他失真加重對(duì)圖像質(zhì)量的影響。
[0021] 圖4為解耦實(shí)施流程圖，如圖所示，本方法具體包括以下步驟：1)、判斷圖像失真 類型是否已知，若已知，跳過(guò)步驟2)執(zhí)行步驟3)，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟2) ;2)、通過(guò)分析不同 失真的特征，建立一個(gè)失真分類模型，將需要處理的圖像輸入模型中得到其混合失真類型； 3)、通過(guò)引入失真檢測(cè)方法表征失真信號(hào)；4)、通過(guò)非線性擬合的方式找出不同輸入與輸出 的關(guān)系；5)、根據(jù)所求取的表征與關(guān)系建立系統(tǒng)模型并求得解耦模型，實(shí)現(xiàn)一種優(yōu)化方案只 對(duì)一種失真有效且不會(huì)對(duì)其他失真造成改變的目的。
[0022] 在本實(shí)施例中，以圖像中含有兩種失真構(gòu)成的混合失真為例。如圖1所示，xl(s) 表示對(duì)失真類型一進(jìn)行處理的控制信號(hào)，x2(s)表示對(duì)圖像的失真類型二進(jìn)行優(yōu)化的控制 信號(hào)；yi(s)表示的對(duì)失真類型一處理過(guò)的圖像輸出信號(hào)，y2(s)表示的對(duì)失真類型二處理 過(guò)的圖像信號(hào)輸出；Gn(s)表示經(jīng)失真類型一的優(yōu)化控制信號(hào)Xl(s)對(duì)失真類型一施加的 影響，G21(s)表示經(jīng)失真類型一的優(yōu)化控制信號(hào)Xl(s)對(duì)被失真類型二影響的圖像施加的 影響；G22(s)表示經(jīng)失真類型二的優(yōu)化控制信號(hào)x2(s)對(duì)失真類型二施加的影響，G12(s)表 示經(jīng)失真類型二的優(yōu)化控制信號(hào)x2(s)對(duì)被失真類型一影響的圖像施加的影響。D12(s)和 D21(s)分別是本發(fā)明設(shè)計(jì)的解耦模型。根據(jù)圖1可以得到以下關(guān)系：
[0024] 式⑴中，輸出信號(hào)yi(s)可分解為：與控制信號(hào)&⑷對(duì)應(yīng)的匹配信號(hào)Gn(s) Xl (s)、自耦合信號(hào)D21 (s)G12 (s)Xl (s)、控制信號(hào)x2 (s)產(chǎn)生的干擾信號(hào)G12 (s)x2 (s)、為解耦 弓丨入的解耦信號(hào)D12 (s)Gn (s)x2 (s)。如果耦合信號(hào)與解耦信號(hào)互相抵消，則解除了控制信號(hào) ~（8)對(duì)控制信號(hào)知( 8)的耦合。同樣，解耦信號(hào)021(8)622(8)~（ 8)與干擾信號(hào)621(8)~（8) 相互抵消，可以解除控制信號(hào)x2(s)對(duì)控制信號(hào)Xl(s)的耦合。
[0025] 對(duì)⑴式化簡(jiǎn)可得：
[0027]為了使yjs)只由xjs)決定，y2(s)只由x2(s)決定，以達(dá)至lj單輸入控制單輸出的 目的，則信號(hào)完全解耦的條件為：
[0029] 即需要滿足：
[0031]把式⑷代入式⑵中可得：
[0033] 其中，式（5)中D21(s)D12(s)為自耦合環(huán)節(jié)，是在兩個(gè)失真處理控制信號(hào)以8)和 x2(s)作用下產(chǎn)生的兩個(gè)傳遞函數(shù)相同，但彼此獨(dú)立的自耦合信號(hào)。如果在系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè) 補(bǔ)償環(huán)節(jié)[l-D21(s)D12(s)] \則可以對(duì)自耦合信號(hào)進(jìn)行自耦合補(bǔ)償，具有自耦合補(bǔ)償?shù)慕?親系統(tǒng)如圖2所不。
[0034] 在圖2中，由于解耦支路與反饋補(bǔ)償回路中具有相同的傳遞函數(shù)，因此解耦信號(hào) 可以從反饋補(bǔ)償環(huán)中取出，系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化如圖3所示。
[0035] 圖3中，正反饋回路是自耦合信號(hào)的補(bǔ)償回路，與對(duì)象的特征式有關(guān)，解耦信號(hào)取 自補(bǔ)償回路的反饋環(huán)節(jié)上，并疊加到控制信號(hào)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)解耦。圖3中，信號(hào)解耦器只有兩 個(gè)解耦傳遞函數(shù)D12(s)和D21(s)，由式（4)可知這兩個(gè)解耦傳遞函數(shù)完全由對(duì)象模型構(gòu)成。 因此只要確定輸入輸出之間的關(guān)系，就可以得到補(bǔ)償器D12(s)、D21(s)，將它們加入系統(tǒng)中 就可以達(dá)到用一個(gè)輸入控制一個(gè)輸出的解耦的目的，即一種優(yōu)化方法只針對(duì)一種失真類型 而不會(huì)改變其他失真類型對(duì)圖像的影響。對(duì)于兩種以上的混合失真圖像，雖然系統(tǒng)模型更 為復(fù)雜，且隨著混合失真種類的增加，需要表征的失真信號(hào)也越多，導(dǎo)致系統(tǒng)模型復(fù)雜度增 加，但是建立模型的原理與思想與本發(fā)明是一致的，根據(jù)本發(fā)明的原理就可以建立合適對(duì) 多種失真耦合的解耦模型。
[0036] 最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通 過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在 形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法，其特征在于：在該方法中，通過(guò)在系 統(tǒng)中加入解耦模型使得在對(duì)混合失真圖像進(jìn)行優(yōu)化時(shí)各失真優(yōu)化方法之間的耦合作用被 消除，以提升優(yōu)化效果，改善圖像質(zhì)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法，其特征在于： 該方法具體包括以下步驟： 1) 、判斷圖像失真類型是否已知，若已知，跳過(guò)步驟2)執(zhí)行步驟3)，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟 2)； 2) 、通過(guò)分析不同失真的特征，建立一個(gè)失真分類模型，將需要處理的圖像輸入模型中 得到其混合失真類型； 3) 、通過(guò)引入失真檢測(cè)方法表征失真信號(hào)； 4) 、通過(guò)非線性擬合的方式找出不同輸入與輸出的關(guān)系； 5) 、根據(jù)所求取的表征與關(guān)系建立系統(tǒng)模型并求得解耦模型，實(shí)現(xiàn)一種優(yōu)化方案只對(duì) 一種失真有效且不會(huì)對(duì)其他失真造成改變的目的。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于解耦控制的混合失真圖像優(yōu)化方法，屬于圖像優(yōu)化方法技術(shù)領(lǐng)域。該方法針對(duì)混合失真圖像的優(yōu)化問(wèn)題，首先，通過(guò)引入失真檢測(cè)方法表征失真信號(hào)；其次，通過(guò)非線性擬合的方式找出不同輸入與輸出的關(guān)系；最后，根據(jù)所求取的表征與關(guān)系建立系統(tǒng)模型并求得解耦模型，實(shí)現(xiàn)一種優(yōu)化方案只對(duì)一種失真有效且不會(huì)對(duì)其他失真造成改變的目的。
【IPC分類】G06T5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105405111
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510855824
【發(fā)明人】陳勇, 帥鋒, 劉煥淋
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日