基于解耦控制的混合失真图像优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理技术领域，特别是图像优化方法领域，涉及一种基于解耦控 制的混合失真图像优化方法。
【背景技术】
[0002] 现有的图像优化方法一般针对一种特定失真的图像信号进行优化，如：噪声失真、 对比度失真、模糊失真、JPEG2K失真和JPEG失真等。然而，日常接触的图像往往并不仅受 单一失真的影响，也有可能受到两种或两种以上失真的同时作用。对于这类受混合失真影 响的图像，目前还没有一种好的优化方法可以同时处理混合的失真类型。
[0003]目前，针对混合失真图像的优化方案一般都是针对图像的某类失真分别进行处 理，即处理完一种再处理另一种。然而，这种处理方法又会出现新的问题，不同的处理方法 之间往往具有强烈的耦合关系，即在对某一失真进行处理时，会增加另一种失真对图像质 量影响。例如：一幅图像既含有噪声失真又含有对比度失真，对图像进行去噪处理时会对图 像信号产生影响，导致对比度失真更加严重，而对图像的对比度进行优化时却又可能增强 图像的噪声信号。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于解耦控制的混合失真图像优化方法， 通过设计一个解耦模型，以抵消在对失真进行处理时不同控制信号间的耦合作用，使得当 在对该图像的某一种失真类型进行处理时，不会引起其他失真加重对图像质量的影响。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] -种基于解耦控制的混合失真图像优化方法，在该方法中，通过在系统中加入解 耦模型使得在对混合失真图像进行优化时各失真优化方法之间的耦合作用被消除，以提升 优化效果，改善图像质量。
[0007] 进一步，该方法具体包括以下步骤：
[0008] 1)、判断图像失真类型是否已知，若已知，跳过步骤2)执行步骤3)，否则继续执行 步骤2);
[0009] 2)、通过分析不同失真的特征，建立一个失真分类模型，将需要处理的图像输入模 型中得到其混合失真类型；
[0010] 3)、通过引入失真检测方法表征失真信号；
[0011] 4)、通过非线性拟合的方式找出不同输入与输出的关系；
[0012] 5)、根据所求取的表征与关系建立系统模型并求得解耦模型，实现一种优化方案 只对一种失真有效且不会对其他失真造成改变的目的。
[0013] 本发明的有益效果在于：本发明所述方法通过设计一个解耦模型，以抵消在对失 真进行处理时不同控制信号间的耦合作用，使得当在对该图像的某一种失真类型进行处理 时，不会引起其他失真加重对图像质量的影响。
【附图说明】
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0015] 图1为解耦系统框架图；
[0016] 图2为具有自耦合作用的解耦系统框图；
[0017] 图3为具有自耦合作用的解耦系统简化框图；
[0018] 图4为解耦实施流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0020] 本发明的目的在于：对于一幅同时受到多种失真影响的图像，设计一个解耦模型， 以抵消在对失真进行处理时不同控制信号间的耦合作用，使得当在对该图像的某一种失真 类型进行处理时，不会引起其他失真加重对图像质量的影响。
[0021] 图4为解耦实施流程图，如图所示，本方法具体包括以下步骤：1)、判断图像失真 类型是否已知，若已知，跳过步骤2)执行步骤3)，否则继续执行步骤2) ;2)、通过分析不同 失真的特征，建立一个失真分类模型，将需要处理的图像输入模型中得到其混合失真类型； 3)、通过引入失真检测方法表征失真信号；4)、通过非线性拟合的方式找出不同输入与输出 的关系；5)、根据所求取的表征与关系建立系统模型并求得解耦模型，实现一种优化方案只 对一种失真有效且不会对其他失真造成改变的目的。
[0022] 在本实施例中，以图像中含有两种失真构成的混合失真为例。如图1所示，xl(s) 表示对失真类型一进行处理的控制信号，x2(s)表示对图像的失真类型二进行优化的控制 信号；yi(s)表示的对失真类型一处理过的图像输出信号，y2(s)表示的对失真类型二处理 过的图像信号输出；Gn(s)表示经失真类型一的优化控制信号Xl(s)对失真类型一施加的 影响，G21(s)表示经失真类型一的优化控制信号Xl(s)对被失真类型二影响的图像施加的 影响；G22(s)表示经失真类型二的优化控制信号x2(s)对失真类型二施加的影响，G12(s)表 示经失真类型二的优化控制信号x2(s)对被失真类型一影响的图像施加的影响。D12(s)和 D21(s)分别是本发明设计的解耦模型。根据图1可以得到以下关系：
[0024] 式⑴中，输出信号yi(s)可分解为：与控制信号&⑷对应的匹配信号Gn(s) Xl (s)、自耦合信号D21 (s)G12 (s)Xl (s)、控制信号x2 (s)产生的干扰信号G12 (s)x2 (s)、为解耦 弓丨入的解耦信号D12 (s)Gn (s)x2 (s)。如果耦合信号与解耦信号互相抵消，则解除了控制信号 ~（8)对控制信号知( 8)的耦合。同样，解耦信号021(8)622(8)~（ 8)与干扰信号621(8)~（8) 相互抵消，可以解除控制信号x2(s)对控制信号Xl(s)的耦合。
[0025] 对⑴式化简可得：
[0027]为了使yjs)只由xjs)决定，y2(s)只由x2(s)决定，以达至lj单输入控制单输出的 目的，则信号完全解耦的条件为：
[0029] 即需要满足：
[0031]把式⑷代入式⑵中可得：
[0033] 其中，式（5)中D21(s)D12(s)为自耦合环节，是在两个失真处理控制信号以8)和 x2(s)作用下产生的两个传递函数相同，但彼此独立的自耦合信号。如果在系统中串联一个 补偿环节[l-D21(s)D12(s)] \则可以对自耦合信号进行自耦合补偿，具有自耦合补偿的解 親系统如图2所不。
[0034] 在图2中，由于解耦支路与反馈补偿回路中具有相同的传递函数，因此解耦信号 可以从反馈补偿环中取出，系统可以简化如图3所示。
[0035] 图3中，正反馈回路是自耦合信号的补偿回路，与对象的特征式有关，解耦信号取 自补偿回路的反馈环节上，并叠加到控制信号中实现信号解耦。图3中，信号解耦器只有两 个解耦传递函数D12(s)和D21(s)，由式（4)可知这两个解耦传递函数完全由对象模型构成。 因此只要确定输入输出之间的关系，就可以得到补偿器D12(s)、D21(s)，将它们加入系统中 就可以达到用一个输入控制一个输出的解耦的目的，即一种优化方法只针对一种失真类型 而不会改变其他失真类型对图像的影响。对于两种以上的混合失真图像，虽然系统模型更 为复杂，且随着混合失真种类的增加，需要表征的失真信号也越多，导致系统模型复杂度增 加，但是建立模型的原理与思想与本发明是一致的，根据本发明的原理就可以建立合适对 多种失真耦合的解耦模型。
[0036] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种基于解耦控制的混合失真图像优化方法，其特征在于：在该方法中，通过在系 统中加入解耦模型使得在对混合失真图像进行优化时各失真优化方法之间的耦合作用被 消除，以提升优化效果，改善图像质量。2. 根据权利要求1所述的一种基于解耦控制的混合失真图像优化方法，其特征在于： 该方法具体包括以下步骤： 1) 、判断图像失真类型是否已知，若已知，跳过步骤2)执行步骤3)，否则继续执行步骤 2)； 2) 、通过分析不同失真的特征，建立一个失真分类模型，将需要处理的图像输入模型中 得到其混合失真类型； 3) 、通过引入失真检测方法表征失真信号； 4) 、通过非线性拟合的方式找出不同输入与输出的关系； 5) 、根据所求取的表征与关系建立系统模型并求得解耦模型，实现一种优化方案只对 一种失真有效且不会对其他失真造成改变的目的。
【专利摘要】本发明涉及一种基于解耦控制的混合失真图像优化方法，属于图像优化方法技术领域。该方法针对混合失真图像的优化问题，首先，通过引入失真检测方法表征失真信号；其次，通过非线性拟合的方式找出不同输入与输出的关系；最后，根据所求取的表征与关系建立系统模型并求得解耦模型，实现一种优化方案只对一种失真有效且不会对其他失真造成改变的目的。
【IPC分类】G06T5/00
【公开号】CN105405111
【申请号】CN201510855824
【发明人】陈勇, 帅锋, 刘焕淋
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月30日