基于多尺度分块压缩感知的图像处理算法研究

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1、中图分类号：TN911.73UDC分类号：621.39基于多尺度分块压缩感知的图像处理算法研究作者姓名高东红学院名称信息与电子学院指导教师吴海霞讲师答辩委员会主席仲顺安教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月基于多尺度分块压缩感知的图像处理算法研究高东红2016年01月TheImageProcessingAlgorithmResearchBasedonMultiscaleBlockCompressedSensingCandidateName：D

2、onghongGaoSchoolorDepartment:InformationandElectronicFacultyMentor:HaixiaWuChair,ThesisCommittee：Prof.Shun’anZhongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ElectonicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成

3、果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要压缩感知理论突破了奈奎斯特采样率的限制，采样和压缩同步进行，大大降低了传感器的采样和计算成本，因而在众多图像压缩

4、技术中脱颖而出，在科学和工程的许多领域有着重要的理论与实际应用价值。多尺度分块压缩感知根据信号的多分辨分析特性，基于分块压缩感知，提出了分尺度加权分配采样率的调整措施，取得了不错的重构效果。然而，多尺度分块压缩感知忽略了包含大量先验信息的低频系数，且同层小波系数采取一致的采样率。为进一步提高图像的重构质量，本文基于同层小波系数之间的重要性差异，提出了一种结合纹理信息和方向估计的自适应多尺度分块压缩感知算法。该算法首先提取图像在小波域内的低频系数，进行小波逆变换，得到预估计图像。分块后做以下三方面工

5、作：1）计算出代表各块纹理信息的灰度熵，按照一定的转换方式将其转换为初步自适应采样率；2）利用图像的梯度信息，对各层各子带的各图像块进行方向估计；3）将初步自适应采样率按小波域内各层各子带的主方向进行采样率的分配，实现自适应采样。采用六幅纹理复杂度各不相同的测试图像进行仿真，实验表明在各采样率下，该算法能显著提高图像的重构质量和视觉效果，重构图像的PSNR和SSIM比原算法均有提升，PSNR最高可提升1.38dB。本文还对图像重构算法进行了研究和分析，分别是本文采用的平滑投影Landweber算法

6、，凸松弛算法中的最小l范数算法以及贪婪算1法中的压缩采样匹配算法，给出了仿真结果。关键词：多尺度压缩感知；小波变换；自适应采样；灰度熵；方向估计I北京理工大学硕士学位论文AbstractCompressedSensing(CS)TheorystandsoutintheimagecompressiontechnologiesbecauseitbreaksthelimitofNyquistsamplingrate.InCSprocess,signalscanbesampledandcompressed

7、simultaneously,inwhichway,thesamplingandtransportcostsaregreatlyreduced.CShasimportanttheoreticalandpracticalapplicationvalueinmanyfields.Accordingtomulti-resolutionanalysischaracteristic,multiscaleblockcompressedsensingproposesamultiscale-weightingsa

8、mplingadjustmentstrategybasedontheworkofblockcompressedsensingandachievesgoodresults.However,itignoredlow-frequencycoefficientscontainingalargeamountofpriorinformationandgivesthesamesamplingrateamongeachlevel.Tofurtherenhancethequalityoftherec