基于压缩感知理论的图像采样、编码和重建研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61572047
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2016-12-31

项目摘要

With the significant increase of image data, image resolution, and the applications of taking pictures in mobile devices, the existing image coding and decoding technology is currently stuck in bottleneck and facing new challenges. Therefore, exploring the breakthrough of the existing structure in theory and establishing a new generation of image codec framework have become an urgent and core problem. This project will study a new and efficient image coding and decoding technology based on the theory of compressive sensing (CS), and will carry out the work from three aspects, i.e. sampling, coding and reconstruction. The concrete content is as follows. For the convenience of hardware implementation and cost savings, a simple and effective 0-1 binary sparse CS random measurement matrix is designed. Exploiting the inherent characteristics of natural images, a new sparse random measurement matrix which is able to generate image CS measurements with high correlations is presented, and the corresponding high efficiency coding scheme is developed. Based on the high spatial correlations in natural images, an adaptive spatially directional predictive coding scheme for CS measurements is proposed, with the aim of improving the efficiency of image coding. To take full advantage of natural image properties, a more compact image representation with structural sparse model is built, and a soft CS reconstruction objective functional considering CS quantization process is established. To achieve high-quality image CS reconstruction, an efficient and robust iterative optimization algorithm is accordingly proposed. This project will make theoretical innovations and technological breakthroughs, and will further greatly promote the development of the new generation of image coding and decoding technology based on the CS theory.
随着图像数据量的显著增大、图像分辨率的成倍提高、移动设备拍照等一些应用的日渐普及,现有的图像编解码技术在发展中遇到了瓶颈和新的挑战。因此,探索从理论上突破现有架构,建立新一代的图像编解码框架已经成为一个亟需解决的核心问题。本项目将研究基于压缩感知理论的新型高效图像编解码技术,分别从采样、编码与重建三个层面开展。具体内容包括:设计简单有效的基于0-1二值稀疏压缩感知随机测量矩阵,便于硬件实现和节省成本;根据自然图像固有特性,设计能够获取高相关性测量值的稀疏随机测量矩阵,研究高效编码方案;针对自然图像中存在的高度空间相关性,研究预测方向自适应的压缩感知测量值编码,提高图像编码效率;建立具有更加紧致表达的图像结构稀疏模型,构造考虑量化过程的图像压缩感知软重建目标函数;设计高效鲁棒的优化问题迭代求解算法。本项目可取得理论创新与技术突破,为基于压缩感知理论的新一代的图像编解码技术的研发起到积极推动。

结项摘要

随着图像数据量的显著增大、图像分辨率的成倍提高、移动设备拍照等一些应用的日渐普及,现有的图像编解码技术在发展中遇到了瓶颈和新的挑战。因此,探索从理论上突破现有架构,建立新一代的图像编解码框架已经成为一个亟需解决的核心问题。本项目研究基于压缩感知理论的新型高效图像编解码技术,分别从采样、编码与重建三个层面开展。主要研究内容包括:根据自然图像固有特性,设计能够获取高相关性测量值的稀疏随机测量矩阵;建立具有更加紧致表达的图像视频结构稀疏模型,构造考虑量化过程的图像压缩感知软重建目标函数;设计高效鲁棒的优化问题迭代求解算法,获得了主流最好的效果。另外,在重建处理方面,提出了新型的基于聚类和协同表示的超分辨率算法以及基于限制非凸低秩模型的去块效应算法;在编码压缩方面提出了自适应运动矢量精度预测算法等。本项目共发表高水平学术论文9篇,都是本领域的国际顶级期刊和国际顶级会议,包括2篇T-IP,3篇T-CSVT,1篇T-MM和3篇DCC。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Adaptive Progressive Motion Vector Resolution Selection Based on Rate–Distortion Optimization
基于率失真优化的自适应渐进运动矢量分辨率选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    王钊;王诗淇;张健;马思伟
  • 通讯作者:
    马思伟
CONCOLOR: Constrained Non-Convex Low-Rank Model for Image Deblocking
CONCOLOR:用于图像去块的约束非凸低秩模型
  • DOI:
    10.1109/tip.2016.2515985
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Image Processing
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    赵琛;张永兵;马思伟;高文
  • 通讯作者:
    高文
Reducing Image Compression Artifacts by Structural Sparse Representation and Quantization Constraint Prior
通过结构稀疏表示和量化约束先验减少图像压缩伪影
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    马思伟;张永兵;范晓鹏;高文
  • 通讯作者:
    高文
Video Compressive Sensing Reconstruction via Reweighted Residual Sparsity
通过重新加权残差稀疏性进行视频压缩感知重建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    马思伟;张健;熊瑞勤;高文
  • 通讯作者:
    高文
CCR: Clustering and Collaborative Representation for Fast Single Image Sup
CCR:快速单图像支持的聚类和协作表示
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    张永兵;张宇伦;张健;戴琼海
  • 通讯作者:
    戴琼海

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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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白垩纪时期亚洲沙漠带形成及其南北漂移机制的模拟研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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