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压缩图像质量的盲估计算法

作　者: 董皓远
导　师: 方向忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 压缩图像 离散余弦变换 量化噪声 峰值信噪比 拉普拉斯分布 帕斯瓦尔定理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要


通过对图像经过离散余弦变换(DCT)之后得到的系数进行量化,减少表征DCT系数所需要的数据位数,从而实现对图像/视频的压缩,是当前较为流行的图像压缩方法。JPEG、MPEG-2、MPEG-4等常用的图像/视频编码器都使用了此类压缩方法。但是这种量化DCT系数的方法,在压缩图像的同时,也引入了量化噪声:DCT系数的变化,主要是高频系数的精确度下降,将导致图像质量受损。峰值信噪比(PSNR,Peak Signal Noise Ratio)是一种常用的图像质量估计方法,通过计算压缩图像相对于原始图像的PSNR,可以在一定程度上估计出压缩图像的受损程度。但是这种计算方法需要使用未经压缩的图像作为参考,考虑到在图像的解码端一般并不能得到未经压缩的原始图像,这限制了传统的空间域中定义的PSNR计算方法的使用。为了摆脱这一限制,在PSNR计算方法中,图像在频率域(主要指DCT域)的性质被引入:对图像的DCT系数的统计分析表明,图像的(交流)DCT系数可以近似的使用拉普拉斯分布来描述,且该分布的分布参数为λ。利用该参数λ,以及量化中所使用的量化步长,可以估计出压缩图像的DCT系数相对于原始图像DCT系数的误差;根据帕斯瓦尔定理,该误差可以用来进一步估计压缩图像相对于原始图像在空间域的误差,并推算PSNR。本文提出了一种新的,基于训练与匹配的估计方法,可以基于当前的图像内容,在没有原始图像的条件下,估计出拉普拉斯的分布参数λ,以及压缩图像相对于原始图像的PSNR。实验结果证明,本文提出的算法,适用于基于JPEG/MPEG-2压缩的图像/视频上;同时,相对于当前已有的类似算法,本文提出的算法在性能上也有了较大的提高。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-15
符号与缩略语说明  15-16
第一章 绪论  16-19
  1.1 图像的压缩与失真  16
  1.2 质量评估:方法与意义  16-17
  1.3 已有研究成果介绍  17-18
  1.4 本文结构简介  18-19
第二章 相关技术介绍  19-33
  2.1 基于离散余弦变换的图像压缩系统介绍  19-28
    2.1.1 图像/视频数据压缩原理:去除冗余  19-20
    2.1.2 二维离散余弦变换–去相关与能量集中  20-22
    2.1.3 量化  22-23
    2.1.4 JPEG 标准中的量化  23-24
    2.1.5 MPEG-2/H.262 标准中的量化  24-28
  2.2 量化噪声模型  28-29
  2.3 DCT 系数的统计模型  29-31
  2.4 训练分类以及匹配  31
  2.5 模糊 C 均值分类器简介  31-33
第三章 JPEG 图像质量估计  33-57
  3.1 PSNR 的定义与计算  33-35
    3.1.1 定义与空域计算方法  33-35
    3.1.2 频域(DCT 域)计算方法  35
  3.2 PSNR 的计算:使用分布参数λ  35-37
  3.3 估计分布参数  37-46
    3.3.1 从原始图像估计分布参数  37-41
    3.3.2 已有估计算法介绍  41-44
    3.3.3 训练与空域分类:使用原始图像块估计  44-46
    3.3.4 匹配  46
  3.4 估计 JPEG 图像质量:实验结果与分析  46-53
  3.5 性能改进  53-57
    3.5.1 内插方法  53-54
    3.5.2 对参数矩阵进行聚类  54-57
第四章 MPEG-2 视频图像质量估计  57-73
  4.1 估计算法介绍:拓展的拉普拉斯分布  57-60
    4.1.1 使用分布参数估计平方误差  57-58
    4.1.2 估计分布参数  58-59
    4.1.3 inter 块的 PSNR 计算  59-60
  4.2 估计算法在 MPEG-2 中的实现  60-66
    4.2.1 intra 块的参数估计  61
    4.2.2 intra 块的积分区间  61-62
    4.2.3 intra 块/I 帧的估计结果  62-64
    4.2.4 inter 块的参数估计  64-65
    4.2.5 inter 块的积分区间  65
    4.2.6 inter 块/B 帧的估计结果  65-66
    4.2.7 联合估计  66
  4.3 实验结果与分析  66-73
第五章 全文总结  73-75
  5.1 算法的准确度与有效性  73
  5.2 算法的复杂度  73
  5.3 算法的应用  73-75
参考文献  75-77
注释  77-78
附录  78-82
致谢  82-83
攻读学位期间发表的学术论文目录  83-85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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