图像边缘信息辅助的压缩采样策略

杨俊; 潘博; 陈丽; 朱永安; 蒋涛; 崔晨

doi:doi:10.3788/LOP57.081018

激光与光电子学进展, 2020, 57 (8): 081018, 网络出版: 2020-04-03

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Image Edge Information Aided Compressive Sampling Strategy

杨俊 ^1,*潘博 ²陈丽 ¹朱永安 ¹蒋涛 ¹崔晨 ³

作者单位

¹ 嘉兴学院数理与信息工程学院, 浙江嘉兴 314001

² 嘉兴国电通新能源科技有限公司, 浙江嘉兴 314001

³ 黑龙江大学数据科学与技术学院, 黑龙江哈尔滨 150080

图 & 表

图 1. 自适应随机感知及恢复框架图

Fig. 1. Schematic for the ASR framework

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图 2. 部分测试图像。(a) Lena;(b) Fruits;(c) Boat;(d) House;(e) Cameraman;(f) Peppers

Fig. 2. Some test images. (a) Lena; (b) Fruits; (c) Boat; (d) House; (e) Cameraman; (f) Peppers

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图 3. 自适应随机采样与完全随机采样的效果比较

Fig. 3. Comparison of effects of adaptive random sampling and completely random sampling

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图 4. 采样率为35%时,完全随机采样和不同自适应随机采样的恢复效果。(a)原图;(b) Φ_r:27.2 dB;(c) Φ_m+M_c:31.3 dB;(d) Φ_m+ $\begin{matrix} M_{c}^{p} \end{matrix}$ :29.6 dB;(e) Φ_m+M
Fig. 4. Recovery effect of completely random sampling and different adaptive random sampling when sampling rate is 35%. (a) Original image; (b) Φ_r: 27.2 dB; (c) Φ_m+M_c: 31.3 dB; (d) Φ_m+ $\begin{matrix} M_{c}^{p} \end{matrix}$
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图 5. ASR方法与其他压缩感知恢复方法的PSNR结果

Fig. 5. PSNR results of ASR and other CS recovery methods

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图 6. 采样率为40%时,不同算法恢复图像视觉效果。(a)~(d) ASR;(e)~(h) BCS;(i)~(l) MARX;(m)~(p) TVAL3;(q)~(t) SRM

Fig. 6. Visual results of different algorithms with sampling ratio is 40%. (a)-(d) ASR; (e)-(h) BCS; (i)-(l) MARX; (m)-(p) TVAL3; (q)-(t) SRM

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图 7. 自适应采样率Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$ 的最优值估计

Fig. 7. Optimal value estimation of adaptive sampling rate Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$

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表 1采样率为35%时,不同算法恢复大小为256×256的图像运行时间

Table1. Running time of different algorithms for 256×256 image with sampling ratio is 35%s

Image	MARX	ASR	TVAL3	SRM	BCS
Lena	5820.0	8.7	1.7	0.5	15.6
Boat	4620.5	6.8	1.8	0.6	14.3
House	5220.1	7.0	1.5	0.5	16.4

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表 2采样率为40%时各种算法恢复图像的PSNR值

Table2. PSNR values of different algorithms with sampling ratio is 40%

Image	PSNR /dB
Image	ASR	BCS	MARX	TVAL3	SRM
Lena	32.06	31.09	36.08	29.55	29.33
House	37.19	34.67	38.46	28.01	33.26
Boat	29.04	26.67	29.87	27.53	25.52
Baboon	21.41	22.03	22.05	19.80	20.59

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杨俊, 潘博, 陈丽, 朱永安, 蒋涛, 崔晨. 图像边缘信息辅助的压缩采样策略[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(8): 081018. Jun Yang, Bo Pan, Li Chen, Yongan Zhu, Tao Jiang, Chen Cui. Image Edge Information Aided Compressive Sampling Strategy[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(8): 081018.

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图 1. 自适应随机感知及恢复框架图

Fig. 1. Schematic for the ASR framework

图 2. 部分测试图像。(a) Lena;(b) Fruits;(c) Boat;(d) House;(e) Cameraman;(f) Peppers

Fig. 2. Some test images. (a) Lena; (b) Fruits; (c) Boat; (d) House; (e) Cameraman; (f) Peppers

图 3. 自适应随机采样与完全随机采样的效果比较

Fig. 3. Comparison of effects of adaptive random sampling and completely random sampling

Fig. 4. Recovery effect of completely random sampling and different adaptive random sampling when sampling rate is 35%. (a) Original image; (b) Φ_r: 27.2 dB; (c) Φ_m+M_c: 31.3 dB; (d) Φ_m+ $\begin{matrix} M_{c}^{p} \end{matrix}$
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图 5. ASR方法与其他压缩感知恢复方法的PSNR结果

Fig. 5. PSNR results of ASR and other CS recovery methods

图 6. 采样率为40%时,不同算法恢复图像视觉效果。(a)~(d) ASR;(e)~(h) BCS;(i)~(l) MARX;(m)~(p) TVAL3;(q)~(t) SRM

Fig. 6. Visual results of different algorithms with sampling ratio is 40%. (a)-(d) ASR; (e)-(h) BCS; (i)-(l) MARX; (m)-(p) TVAL3; (q)-(t) SRM

图 7. 自适应采样率Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$ 的最优值估计

Fig. 7. Optimal value estimation of adaptive sampling rate Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$

表 1采样率为35%时,不同算法恢复大小为256×256的图像运行时间

Table1. Running time of different algorithms for 256×256 image with sampling ratio is 35%s

表 2采样率为40%时各种算法恢复图像的PSNR值

Table2. PSNR values of different algorithms with sampling ratio is 40%

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图 1. 自适应随机感知及恢复框架图

Fig. 1. Schematic for the ASR framework

图 2. 部分测试图像。(a) Lena;(b) Fruits;(c) Boat;(d) House;(e) Cameraman;(f) Peppers

Fig. 2. Some test images. (a) Lena; (b) Fruits; (c) Boat; (d) House; (e) Cameraman; (f) Peppers

图 3. 自适应随机采样与完全随机采样的效果比较

Fig. 3. Comparison of effects of adaptive random sampling and completely random sampling

Fig. 4. Recovery effect of completely random sampling and different adaptive random sampling when sampling rate is 35%. (a) Original image; (b) Φr: 27.2 dB; (c) Φm+Mc: 31.3 dB; (d) Φm+Mcp 下载图片 查看原文

图 5. ASR方法与其他压缩感知恢复方法的PSNR结果

Fig. 5. PSNR results of ASR and other CS recovery methods

图 6. 采样率为40%时,不同算法恢复图像视觉效果。(a)~(d) ASR;(e)~(h) BCS;(i)~(l) MARX;(m)~(p) TVAL3;(q)~(t) SRM

Fig. 6. Visual results of different algorithms with sampling ratio is 40%. (a)-(d) ASR; (e)-(h) BCS; (i)-(l) MARX; (m)-(p) TVAL3; (q)-(t) SRM

图 7. 自适应采样率Φm+Md,cp的最优值估计

Fig. 7. Optimal value estimation of adaptive sampling rate Φm+Md,cp

表 1采样率为35%时,不同算法恢复大小为256×256的图像运行时间

Table1. Running time of different algorithms for 256×256 image with sampling ratio is 35%s

表 2采样率为40%时各种算法恢复图像的PSNR值

Table2. PSNR values of different algorithms with sampling ratio is 40%

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图 7. 自适应采样率Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$ 的最优值估计

Fig. 7. Optimal value estimation of adaptive sampling rate Φ_m+ $\begin{matrix} M_{d, c}^{p} \end{matrix}$