一种光场图像压缩方法技术

本发明专利技术公开了一种光场图像压缩方法，属于图像压缩技术领域。本发明专利技术基于设置的图像组尺寸对光场子图像阵列进行矩形分块，得到第一类图像组；而对于未分组光场子图像，则基于邻近的已分组光场子图像进行图像组分组，得到由未分组及其邻近光场子图像构成的第二类图像组，两类图像组的尺寸相同。采用相同的编码方式，先对第一类图像组进行编码压缩，以图像组的中心图为参考帧，对参考帧进行帧间编码，对图像组内的非参考帧进行帧间预测编码；然后进行第二类图像组的编码压缩，在编码时，已在第一类图像组编码则跳过。本发明专利技术用于的光场图像压，能有效提升图像压缩效果和压缩效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光场图像处理
，具体涉及一种混合预测模式的光场图像压缩方法。
技术介绍
光场可以全方位地描述光线空域、时域、角度等方面的所有信息，这将为传统的图像处理方式带来革命性的改变。不同于传统相机一个像素点接受的光为不同方向光线叠加的结果，光场采集装置拍摄到的图像中含有光线的角度信息，因此可以对每一个点的光线进行轨迹追踪。光场图像在场景深度计算、高动态范围图像合成、多幅图像去运动模糊、医疗影像、协同检测与视点合成等方面有着广泛的应用。现有的光场图像的采集方式主要有：阵列相机与微透镜相机。光场图像采集装置实质上采用了空间复用技术将四维光场信息记录在二维图像传感器上。由于光场图像包含的信息量大、维数高，其文件大小也远远高于传统图像，这给存储与传输带来了巨大的挑战，因此对光场图像高效压缩显得十分迫切而重要。在公开号为CN101588437的专利申请中，其通过将原始光场图像计算出光场子图像后直接进行分块压缩，算法虽然利用光场原始图像计算处光场子图像，但并未考虑光场子图像之间的相关性，导致压缩后的光场图像中存在大量的冗余信息，压缩效率并不高。在公开号为CN104469372的专利申请中，提出了一种用于压缩光场子图像的方法和系统，借鉴基于视频顺序编码的方法对光场子图像进行压缩。该算法仅采用顺序参考结构，即目标图像的参考图像为子图像顺序扫描顺序中与其相邻的上一个光场子图像，其并未考虑光场子图像在光场子图像集合内所处的位置与其他方向上相邻子图像的视差相关性以及图像组尺寸对压缩性能的影响。并且，在编码过程中采用视频编码默认的单一顺序参考预测结构，没有针对光场子图像之间的相关性优化设置参考帧结构，导致光场子图像之间的冗余信息并没有被充分压缩。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种提升现有光场子图像压缩效果和压缩效率的光场图像压缩方法，即对光场子图像编码方法。本专利技术的一种光场图像压缩方法，包括下列步骤：步骤1：输入待压缩的光场子图像阵列；步骤2：以预设尺寸S×S(经验预设值)对光场子图像阵列进行无重叠图像组划分，得到第一类图像组，其中S的取值为大于等于3的奇数；步骤3：分别对各第一类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，对参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，基于参考帧进行帧间预测编码，单向帧间预测、双向帧间预测方式即可，例如采用IPB帧编码顺序进行，对每个图像组，其中I帧对应参考帧，P帧为与参考帧在同一行或同一列的光场子图像，图像组内除I帧和P帧外的光场子图像则为B帧；步骤4：当对所有第一类图像组的编码压缩处理完成后，判断光场子图像阵列中是否存在未分到第一类图像组的光场子图像(简称未分组光场子图像)，比如通过第一类图像组数目T来判断，若T＝K/(S×S)，则不存在，编码压缩结束；否则，光场子图像阵列中存在未分组的光场子图像，则执行步骤5；步骤5：基于邻近的已编码的光场子图像对所有未分组光场子图像进行图像组划分，得到第二类图像组，所述第二类图像组由未分组的光场子图像和邻近的已编码的光场子图像构成S×S；基于第一类图像组的编码结果，分别对各第二类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，仅对未编码的参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，若未编码，则基于参考帧进行帧间预测编码。本专利技术中，进行第二类图像组分组的处理可以是在第一类图像组的编码压缩处理完成后，也可以是在第一类图像组分组后，即步骤2之后，判断光场子图像阵列中是否存在未分到第一类图像组的光场子图像，若是，则进行第二类图像组分组。在编码压缩处理时，先进行第一类图像组的编码压缩，再进行第二类图像组的编码压缩。进一步的，图像组的尺寸可以基于光场子图像的全局视差d、全局图像复杂度R进行自适应设置，以进一步提高图像压缩性能。即分别计算光场子图像的全局视差d、全局图像复杂度R，由得到图像组尺寸S，其中Sint为图像组初始尺寸，d为视差衡量值，R为图像复杂度，ω与λ为预设尺度因子，且的结果为奇数，其中Sint、ω与λ皆为预设经验值；其中光场子图像的全局视差d的具体计算过程为：(1)基于预设图像块尺寸对光场子图像进行图像块划分，得到Q个图像块，并分别计算图像块视差值：(2)在当前图像块Bc所在光场子图像I(x)的上、下相邻光场子图像Iu(x)、Id(x)中，将与图像块Bc同一列的图像块定义为Bu、Bd，在图像I(x)的左、右相邻光场子图像Il(x)、Ir(x)中，将与图像块Bc同一行的图像块定义为Bl、Br，分别计算各Bu、Bd、Bl、Br与Bc的像素均方误差，取最小像素均方误差作为图像块Bc的图像块视差值dc；(3)对每幅光场子图像，取Q个图像块视差值的中值作为光场子图像视差值，取所有光场子图像视差值的均值作为全局视差d；其中，光场子图像的全局复杂度R的计算过程为：计算光场子图像的全局图像复杂度：对各光场子图像进行边缘检测，提取边缘像素点个数Pedge，根据公式Pedge/(W×H)得到各光场子图像的边缘比率，其中W为光场子图像的宽，H为光场子图像的高；取所有光场子图像的边缘比率均值作为光场子图像的全局复杂度R。进一步的，为了提高参考帧(参考光场子图像)与预测帧(目标光场子图像)之间的相关性，最大程度地压缩光场子图像，在进行帧间预测编码前还包括，将参考帧投影到待预测光场子图像的视平面上。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术首先计算光场子图像的视差均值与图像复杂度，根据视差均值与光场子图像复杂度自适应设置合理的图像组尺寸对光场子图像阵列进行矩形分块，得到第一类图像组；接着，设置图像组的帧编码结构，以图像组的中心图为参考帧，借鉴视频编码的帧内编码方式，对参考帧进行常规的帧内编码，对图像组内的非参考帧的光场子图像，借鉴视频编码的帧间预测编码方式，基于参考帧进行单向或双向的帧间预测编码；而对于未分组光场子图像，则基于邻近的已分组光场子图像进行第二次图像组分组，得到第二类图像组；基于第一类图像组类似的编码方式，对第二类图像组进行编码，但是若当前光场子图像已编码(第一类图像组的编码压缩)则跳过。并将参考光场子图像进行几何变换以提高参考光场子图像与目标光场子图像之间的相关性，最后利用参考帧光场子图像预测目标光场子图像，实现光场子图像的高效压缩。附图说明图1是图像块视差值计算示意图；图2是光场子图像分类示意图；图3是图像组分组示意图；图4是图像组参考结构示意图；图5是未分组光场子图像参考结构示意图；图6是第二类图像组示意图；图7是本专利技术与现有方法针对不同测试例的压缩R-D曲线对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。基于本专利技术的压缩方法，对输入的光场子图像阵列(图像集)进行下述处理：(1)计算光场子图像的图像块视差值。基于预设的图像块尺寸M×N，将一幅待计算视差值的光场子图像I(x)划分成Q个图像块，每个图像块大小为M×N个像素。如图1所示，对一幅光场子图像I(x)中的一个图像块Bc，在光场子图像阵列中取图像I(x)的相邻(上、下、左、右)光场子图像Iu(x)、Id(x)、Il(x)、Ir(x)中的图像块计算匹配程度，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光场图像压缩方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：输入待压缩的光场子图像阵列；步骤2：以预设尺寸S×S对光场子图像阵列进行无重叠图像组划分，得到第一类图像组，其中S的取值为大于等于3的奇数；步骤3：分别对各第一类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，对参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，基于参考帧进行帧间预测编码；步骤4：在第一类图像组的编码压缩处理完成后，判断光场子图像阵列中是否存在未分组光场子图像，若是，则执行步骤5；否则编码压缩结束；所述未分组光场子图像指未被分到第一类图像组的光场子图像；步骤5：基于邻近的已分组光场子图像对所有未分组光场子图像进行图像组划分，得到第二类图像组，所述第二类图像组由未分组光场子图像和和邻近的已分组光场子图像构成，第二类图像组的尺寸为S×S；基于第一类图像组的编码结果，分别对各第二类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，仅对未编码的参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，若未编码，则基于参考帧进行帧间预测编码。

【技术特征摘要】
1.一种光场图像压缩方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：输入待压缩的光场子图像阵列；步骤2：以预设尺寸S×S对光场子图像阵列进行无重叠图像组划分，得到第一类图像组，其中S的取值为大于等于3的奇数；步骤3：分别对各第一类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，对参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，基于参考帧进行帧间预测编码；步骤4：在第一类图像组的编码压缩处理完成后，判断光场子图像阵列中是否存在未分组光场子图像，若是，则执行步骤5；否则编码压缩结束；所述未分组光场子图像指未被分到第一类图像组的光场子图像；步骤5：基于邻近的已分组光场子图像对所有未分组光场子图像进行图像组划分，得到第二类图像组，所述第二类图像组由未分组光场子图像和和邻近的已分组光场子图像构成，第二类图像组的尺寸为S×S；基于第一类图像组的编码结果，分别对各第二类图像组进行编码压缩：将每个图像组的中心图作为参考帧，仅对未编码的参考帧进行帧内编码；对图像组内的各非参考帧，若未编码，则基于参考帧进行帧间预测编码。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，图像组尺寸S的设置具体为：分别计算光场子图像的全局视差d、全局图像复杂度R，由得到图像组尺寸S，其中Sint为预设的图像组初始尺寸，d为视差衡量值，R为图像复杂度，ω与λ为预设尺度因子，且的结果为奇数；所述光场子图像的全局视差d的具体计算过程为：基于预设图像块尺寸对光场子图像进行图像块划分，得到Q个图像块，并分别计算图像块视差值：在当前图像块Bc所在光场子图像I(x)的上、下相邻光场子图像Iu(x)、Id(x)中，将与图像块Bc同一列的图像块定义为Bu、Bd，在图像I(x)的左、右相邻光场子图像Il(x)、Ir(x)中，将与图像块Bc同一行的图像块定义为Bl、Br，分别计算各Bu、Bd、Bl、Br与Bc的像素均方误差，取最小像素均方误差作为图像块Bc的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正宁，柏祁林，蒋妍，韩明燕，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51