CN106791852B - 图像处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像处理方法及装置。其中方法包括如下步骤：识别图像块的校验信息；识别所述图像块是否为黑白块；以及当识别到所述校验信息指示所述图像块存在错误且识别到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正。本发明实施例，可以改善图像质量，并且所采用的方式并不复杂且成本低。

Description

图像处理方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法及装置。
背景技术
以视频图像为主的媒体数据传输在通信服务中占据了大量比例；同时，由于通信技术的日益进步，使得高质量、低延迟的视频图像数据传输变得可能。无线视频传输是一种利用无线电波作为传输介质来传输数据的方式，因其具有在阻挡、高速移动、不同地理环境下应用以及使用灵活、成本低廉的优势而得到广泛应用。同时，由于媒体技术及其应用的快速发展，出现了诸多视频图像应用需求，而视频图像大量的数据流对实时传输有着较高的要求，高质量低延迟的视频图像成为追求的目标，在视频应用系统、移动影视、无人机影视拍摄、以及无人机在电力巡检、农业保险、救灾方面的航拍监测等领域得到了广泛应用，而这些应用无一例外都需要较高质量的图像画质。因此，研究用于无线实时传输系统的图像质量改善方法是十分必要和重要的。
在现有的高清数字视频图像传输方案中，一般存在两种方案，一是先将采集的高清视频图像数据通过编码器编码压缩处理，以降低传输数据量，然后将压缩视频图像数据通过OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)等技术调制发射出去；二是将采集的高清视频图像数据做简易处理后，直接发射出去。在第二类方案中，有采用传输DCT(Discrete Cosine Transformation，离散余弦变换)系数的方案，或对视频数据做BCH(Broadcast Channel，广播信道)编码，CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)码校验编码，奇偶校验编码等，该类方案传输实时性较好，然而若信道条件恶劣，加上信息保护能力有限，会造成接收图像出现块失真现象，表现出黑白块、灰块等特征。
对于近年来日益需求的高清视频图像应用，如无人机测绘、无人机灾害现场勘查、无人机监控、无人机环境监测等，迫切需求一种高画质的图像。因此给出用于无线实时传输系统的图像质量改善方法显得十分必要。
为解决上述问题，目前，已有一些基于传输技术或图像处理技术的提高图像质量的方案，但由于该类方案或额外增加信道保护机制，如附加信道编码等，增加了传输压力，提高了复杂度，没有利用现有信息，或单纯的从图像处理角度做滤波等处理，未考虑传输、信息保护等造成的块失真特点。因此，该类方法没有充分利用现有信息，利用部分模块之间引起的相关性，增加了成本与复杂度，在一些高清视频图像应用要求较高的场合，将无法满足要求。
因此，迫切需要研究用于无线实时传输系统的图像质量改善的简便方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种图像处理方法及装置，提供以简便的方式改善图像质量。
本发明实施例为解决上述技术问题提供的技术方案如下：
本发明提供了一种图像处理方法，包括如下步骤：识别图像块的校验信息；识别所述图像块是否为黑白块；以及当识别到所述校验信息指示所述图像块存在错误且识别到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正。
其中，所述图像块为n*m大小的离散余弦变换DCT数据块，其中n和m均为大于1的整数。
其中，所述识别图像块是否为黑白块的步骤包括：当所述图像块符合第一条件及第二条件时，则判定所述图像块为黑白块；其中，所述第一条件包括：所述图像块中的n*m个像素的像素值中，最大像素值与最小像素值之差小于第一阈值；其中，所述第二条件包括：(A0j>(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0>(Vk+OUTER_THR)),或者，(A0j<(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0<(Vk+OUTER_THR))；其中，j＝0,1,…,m-1；k＝0,1,…,n-1；其中，A0j表示所述图像块中最顶部m个像素的像素值；Ak0表示所述图像块中最左侧的n个像素的像素值；其中，Hj表示与A0j相邻的位于所述图像块外部的j个像素的像素值；Vk表示与Aj0相邻的位于所述图像块外部的k个像素的像素值；其中，OUTER_THR为第二阈值，&&表示前后两个条件同时成立。
其中，所述n，m均为8。
其中，所述对所述图像块进行像素纠正的步骤，包括：对于所述图像块的各像素，以其邻近像素来预估其像素值，从而更新所述图像块中的各像素的像素值。
其中，所述方法还包括：当识别到所述校验信息指示所述图像块不存在错误或者识别到所述图像块不为黑白块时，控制不校正所述图像块的像素。
本发明实施例提供了一种图像处理装置，包括：提取模块，用于提取图像块的校验信息；判断模块，用于判断所述图像块是否为黑白块；以及图像纠正模块，用于当所述提取模块提取的校验信息指示所述图像块存在错误且所述判断模块判断到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正。
其中，所述图像块为n*m大小的离散余弦变换DCT数据块，其中n和m均为大于1的整数。
其中，所述判断模块，用于当判断到所述图像块符合第一条件及第二条件时，则判定所述图像块为黑白块；其中，所述第一条件包括：所述图像块中的n*m个像素的像素值中，最大像素值与最小像素值之差小于第一阈值；其中，所述第二条件包括：(A0j>(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0>(Vk+OUTER_THR)),或者，(A0j<(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0<(Vk+OUTER_THR))；其中，j＝0,1,…,m-1；k＝0,1,…,n-1；其中，A0j表示所述图像块中最顶部m个像素的像素值；Ak0表示所述图像块中最左侧的n个像素的像素值；其中，Hj表示与A0j相邻的位于所述图像块外部的j个像素的像素值；Vk表示与Aj0相邻的位于所述图像块外部的k个像素的像素值；其中，OUTER_THR为第二阈值，&&表示前后两个条件同时成立。
其中，所述图像纠正模块，用于对于所述图像块的各像素，以其邻近像素来预估其像素值，从而更新所述图像块中的各像素的像素值。
本发明实施例，无需额外增加信道编码等模块就可以改善图像质量，因此降低了复杂度与成本消耗；并且，联合校验信息和黑白块检测结果，来对图像的像素予以校正，而不盲目地做滤波处理，从而以便捷的方式改善了图像质量。
附图说明
图1是本发明的图像处理方法的第一实施例的流程示意图；
图2是黑白块的判断参考图；
图3是错误黑白块预测纠正方式的参考图；
图4是本发明实施例的比特流结构示意图；
图5是本发明的图像处理方法的第二实施例的流程示意图；
图6是本发明的图像处理装置的实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明的图像处理方法的第一实施例的流程示意图。其中该图像处理方法包括如下步骤：
步骤101：识别图像块的校验信息。
步骤102：识别所述图像块是否为黑白块。
步骤103：当步骤101识别到校验信息指示图像块存在错误且步骤102识别到图像块为黑白块时，对图像块的像素进行校正。
其中，本发明实施例可以应用于高清视频无线实时传输中，例如应用于接收无线高清视频图像的装置中，以改善接收到的图像的质量。
其中，本实施例中的图像块可以是接收的视频图像中的众多图像块之一。一般而言，视频图像可以由众多的图像块组成，而接收端在收到视频图像中，依次对视频图像中的各图像块进行处理(例如采用本发明提供的方法进行处理)，以改善图像质量。
其中，在步骤101中，校验信息例如可以是BCH码、CRC码或奇偶校验码等具有数据传输纠错检错功能的编码，通过该BCH码、CRC码或奇偶校验码可以确定该图像块是否存在错误。
其中，在步骤102中，可以根据黑白块自身像素特点以及黑白块与周围邻近像素的关系特点来判断图像块是否为黑白块。
其中，本发明实施例的图像块可以是DCT数据块，例如大小为n*m的DCT数据块，其中n和m均为大于1的整数。在一实施例中，n和m均为8，即图像块为8*8大小的DCT数据块。
其中，在步骤102中，当图像块符合第一条件和第二条件时，则判定图像块为黑白块。其中，第一条件例如可以为图像块中的n*m个像素的像素值中，最大像素值与最小像素值之差小于第一阈值，例如第一阈值可以为160。
其中，第二条件包括：(A0j>(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0>(Vk+OUTER_THR)),或者，(A0j<(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0<(Vk+OUTER_THR))；其中，j＝0,1,…,m-1；k＝0,1,…,n-1；其中，A0j表示所述图像块中最顶部m个像素的像素值；Ak0表示所述图像块中最左侧的n个像素的像素值；其中，Hj表示与A0j相邻的位于所述图像块外部的j个像素的像素值；Vk表示与Aj0相邻的位于所述图像块外部的k个像素的像素值；其中，OUTER_THR为第二阈值，&&表示前后两个条件同时成立。其中，第二阈值例如可以为5。
需要说明的是，接收的图像中，对于位于首行首列的第一个图像块不作判定，对于位于边界处的其余图像块，在满足第一条件时，只需满足第二条件的一部分即可，例如，若处于首行，则只需满足Ak0>(Vk+OUTER_THR)或者Ak0<(Vk+OUTER_THR)，即判定为黑白块；若处于首列，则只需满足A0j>(Hj+OUTER_THR)或者A0j<(Hj+OUTER_THR)，即判定为黑白块。
其中，当m与n均等于8时，黑白块的判定参考图可以如图2所示，在图2中，Akj表示图像块中的像素，其中j＝0,1,…,7；k＝0,1,…,7。
其中，在步骤103中，可以根据该图像块周围邻近像素的像素值来预测当前图像块的像素值，以进行替换。例如，对于图像块的各像素，以其邻近像素来预估其像素值，从而更新图像块中的各像素的像素值。
举例而言，采用JPEG-LS非线性预测方法，若x为待纠正像素值，a，b，c代表其相邻像素，具体位置关系如图3所示，其预测方式如下所示：
1)：若c>＝max(a,b)，则x＝min(a,b)；
2)：若c<＝min(a,b)，则x＝max(a,b)；
3)：其余情况，x＝a+b-c。
依此类推，更新整个图像块的各个像素的像素值，以完成校正。特别地，若错误的图像块位于边界，对于首行出现的错误的图像块，则采用邻近的外部左侧一列像素值做简单替换；对于首列出现的错误的图像块，则采用邻近的外部上方一行像素值做简单替换。
本发明的图像处理方法，无需额外增加信道编码等模块，因此可以降低复杂度与成本消耗，且当检测出了黑白块且校验信息显示该块存在错误，则通过图像预测等手段对该块像素值予以纠正，从而考虑了该类错误的特点，而不盲目地做滤波处理，有益于无线实时传输系统的图像质量改善。
请参考图3，是本发明的图像处理方法的第二实施例的流程示意图，其包括如下步骤：
步骤301：提取图像块。
步骤302：提取图像块的校验信息。
步骤303：根据校验信息，判断图像块是否存在错误；若不存在错误，则结束流程；若存在错误，则执行步骤304。
步骤304：判断图像块是否为黑白块；若判断不为黑白块，则结束流程；若判断为黑白块，则执行步骤305。
步骤305：修正黑白块。
本发明实施例，先利用校验信息判断该块有无错误信息，然后根据图像块是否为黑白块来决定是否对黑白块进行修正；需要说明的是，判断是否为黑块和判断校验信息是否指示存在错误的顺序可以交换或者同时执行。
本发明实施例利用接收端纠错检错码的检错状态信息，避免增加额外的系统传输复杂度，而且由于参考了校验信息，不会导致盲目修复掉不该修复的黑白图像块。本发明实施例对接收图像不盲目滤波，只修复出现错误黑白块的图像部分，降低了复杂度。
本发明的另一个实施例是通过前处理方式消除图像黑白错误块，改善质量。本实施例中，修改传输DCT系数的比特流结构，在不等保护的星座映射时，将会对比特流结构中表征图像重要信息的比特位做优先保护，即重要比特位将会映射为星座点复数的高比特位，抗干扰能力较强，次要比特信息将会映射为星座点复数的低比特位。具体地，以8x8大小DCT系数块为例，位于左上角的直流系数DC携带该块图像的重要信息，随着DC(直流)系数依次往下，往右，剩余这些系数携带的图像信息重要程度将逐步减弱，此外，游程编码是使用符号值(val，包含绝对数值与正负号)和串长(len)来代替具有相同值的连续符号。本实施例中，将8x8DCT系数的前4个系数均优先加强保护，随后对各个系数分组处理，对每个分组内系数游程编码后的串长优先保护，符号值做次要保护，形成如图4所示的比特流结构，然后将该比特流依次填充所要映射星座点复数的高低比特位(高比特位优先)，因而，不等保护的星座映射时，位于比特流结构前边的4个DCT系数的串长与符号值将会被映射为星座点复数的高比特位，得到强力保护，其余系数的串长也将得到较强的保护，这种比特流结构将会加强图像重要信息的保护强度，增强抗干扰能力，消除接收图像出现黑白错误块的现象，提高图像质量。其中，本发明实施例的比特流的结构可以参考图4所示。
如图6所示，是本发明的图像处理装置600的实施例的结构示意图。其包括：提取模块601，用于提取图像块的校验信息；判断模块602，用于判断所述图像块是否为黑白块；以及图像纠正模块603，用于当所述提取模块提取的校验信息指示所述图像块存在错误且所述判断模块判断到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正。其中，图6所示的装置对应于前述的方法实施例，因此相关细节已在前面描述，在此不赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
识别图像块的校验信息；
识别所述图像块是否为黑白块；以及
当识别到所述校验信息指示所述图像块存在错误且识别到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正；
所述图像块为n*m大小的离散余弦变换DCT数据块，其中n和m均为大于1的整数；
所述识别图像块是否为黑白块的步骤包括：
当所述图像块符合第一条件及第二条件时，则判定所述图像块为黑白块；
其中，所述第一条件包括：所述图像块中的n*m个像素的像素值中，最大像素值与最小像素值之差小于第一阈值；
其中，所述第二条件包括：(A0j>(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0>(Vk+OUTER_THR)),或者，(A0j<(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0<(Vk+OUTER_THR))；
其中，j＝0,1,…,m-1；k＝0,1,…,n-1；
其中，A0j表示所述图像块中最顶部m个像素的像素值；Ak0表示所述图像块中最左侧的n个像素的像素值；
其中，Hj表示与A0j相邻的位于所述图像块外部的j个像素的像素值；Vk表示与Aj0相邻的位于所述图像块外部的k个像素的像素值；
其中，OUTER_THR为第二阈值，&&表示前后两个条件同时成立。
2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述n，m均为8。
3.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述对所述图像块进行像素纠正的步骤，包括：
对于所述图像块的各像素，以其邻近像素来预估其像素值，从而更新所述图像块中的各像素的像素值。
4.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
当识别到所述校验信息指示所述图像块不存在错误或者识别到所述图像块不为黑白块时，控制不校正所述图像块的像素。
5.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
提取模块，用于提取图像块的校验信息；
判断模块，用于判断所述图像块是否为黑白块；以及
图像纠正模块，用于当所述提取模块提取的校验信息指示所述图像块存在错误且所述判断模块判断到所述图像块为黑白块时，对所述图像块的像素进行校正；
所述图像块为n*m大小的离散余弦变换DCT数据块，其中n和m均为大于1的整数；
所述判断模块，用于当判断到所述图像块符合第一条件及第二条件时，则判定所述图像块为黑白块；
其中，所述第一条件包括：所述图像块中的n*m个像素的像素值中，最大像素值与最小像素值之差小于第一阈值；
其中，所述第二条件包括：(A0j>(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0>(Vk+OUTER_THR)),或者，(A0j<(Hj+OUTER_THR))&&(Ak0<(Vk+OUTER_THR))；
其中，j＝0,1,…,m-1；k＝0,1,…,n-1；
其中，A0j表示所述图像块中最顶部m个像素的像素值；Ak0表示所述图像块中最左侧的n个像素的像素值；
其中，Hj表示与A0j相邻的位于所述图像块外部的j个像素的像素值；Vk表示与Aj0相邻的位于所述图像块外部的k个像素的像素值；
其中，OUTER_THR为第二阈值，&&表示前后两个条件同时成立。
6.如权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像纠正模块，用于对于所述图像块的各像素，以其邻近像素来预估其像素值，从而更新所述图像块中的各像素的像素值。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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