1.5.5. Ограничение коэффициентов дкп после процедуры постфильтрации

После процедуры постфильтрации, описанной выше, к каждому коэффициенту ДКП обрабатываемых блоков применяется операция ограничения [34, 35], с тем, чтобы все коэффициенты оставались в рамках своих исходных интервалов. Поскольку параметры квантования известны на приемной стороне, соответствующие интервалы квантования [] для исходного коэффициента находятся по формулам:

(35)

(36)

где – это шаг квантования для коэффициента. Преобразованный коэффициентзаключается в рамках [] с помощью следующего алгоритма:

(37)

1.5.6. Алгоритм модифицированной билатеральной фильтрации

Модифицированный билатеральный фильтр отличается от классического билатерального фильтра способностью различать границы блоков с границами объектов самого изображения. Это позволяет осуществлять более мягкую фильтрацию без размытия границ объектов.

Рассмотрим подробнее алгоритм модифицированной билатеральной фильтрации, схема которого представлена на рис. 8. В структурную схему модифицированного билатерального фильтра включены дополнительные модули, такие как выделение краевых блоков и построение карты блочности.

Рис. 8. Схема алгоритма модифицированного билатерального фильтра

Модуль выделения краевых блоков позволяет разделить границы блоков и границы (края) объектов в исходном сжатом изображении (рис. 9). Выделение краевых блоков происходит на основе инвариантного изображения . Оно формируется из первых коэффициентов ДКП всех блоков исходного изображения, и каждый его элемент, таким образом, отвечает за целый блок исходного изображения.

Вполученном инвариантном изображении находятся краевые пиксели, т. е. пиксели, соприкасающиеся с границами объектов изображения. Для того, чтобы определить, является ли данный пиксель краевым, величина градиента для него сравнивается с порогом T, определяемым из опыта:

где

(38)

Такое выделение границ на изображении осуществляется с применением масок 3×3, отвечающих оператору Собела (рис. 10) [3]:

Рис.3. Оператор Собела

Рис. 10. Маски оператора Собела

Блок исходного изображения считается краевым, если соответствующий ему пиксель инвариантного изображения - краевой. На рис. 11 представлен результат выделения краевых пикселей для сжатого изображения «Барбара» (CR = 0,2 bpp)

Вычисляется коэффициент блочности η на границе смежных блоков:

(39)

Значения коэффициента блочности, вычисленные для каждой из границ блоков, сохраняются в виде матрицы чисел , где. Назовем эту матрицу картой блочности. На рис. 12 (а) приведен фрагмент карты блочности. Однако на основе карты блочности, полученной таким образом, не возможно эффективно устранить эффект блочности. Искажение, сосредоточенное на границе смежных блоков, при последующей билатеральной фильтрации будет сдвигаться внутрь блока.

Для устранения данного отрицательного эффекта вводится матрица масштабирующих коэффициентов , где. Она позволяет получить значения блочности вдали от границы блоков. Матрица масштабирующих коэффициентов показана на рис. 12 (б).

Искомая карта блочности будет получена поэлементным перемножением локальной области исходной карты блочности на матрицу масштабирующих коэффициентов последовательно по всей карте блочности.

(40)

Фрагмент искомой карты блочности приведен на рис. 12 (в).

* = Mb исх MM Mb (а) (б) (в)

Рис. 12. Пример преобразования карты блочности: (а) исходная карта блочности, (б) матрица масштабирующих коэффициентов, (в) искомая карта блочности.

На рис. 13 приведен пример карты блочности (б), полученный для сжатого изображения Барбара (а). Чем темнее участки карты, тем параметры фильтрации будут грубее. Светлые же участки соответствуют областям изображения с высокой детализацией и границами объектов. К ним необходимо применять фильтрацию с мягкими параметрами, чтобы избежать размытия и искажений.

В исходном изображении выделяется локальная область, над которой будет производиться фильтрация. В зависимости от характеристик пикселей, принадлежащих этой области, и ранее построенной карты блочности происходит вычисление оптимальных параметров билатерального фильтра и осуществляется фильтрация выбранной области.

Затем в исходном изображении выделяется следующий блок, вычисляются параметры фильтра, осуществляется фильтрация и т. д. Процесс заканчивается после того, как будет обработана последняя область, на выходе получаем обработанное изображение с уменьшенными артефактами блочности.