图像分块方法、图像处理方法、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及图像处理技术领域，特别是涉及图像分块方法、图像处理方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中，因软硬件条件的限制，通常无法一次对一张像素点过多的或尺寸过大的图像进行图像处理，故需要在对图像进行图像处理前，对该图像进行分块处理，之后分别对分块处理得到的图像块一一进行图像处理，最后将处理完毕的图像块重构为一完整图像，以得到图像处理后的图像。
3.现有技术的缺陷在于，基于现有的分块方法，在对得到的各图像块进行图像的重构后，重构图像中的各图像块的边界处存在明显的不连续现象，也即重构图像的块效应较为严重。


技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是如何降低重构图像的块效应。
5.为了解决上述技术问题，本技术采用的第一个技术方案是：一种图像分块方法，包括：获取目标图像；利用预设尺寸窗口在目标图像上按照预设步长滑动，以将目标图像分为若干个目标图像块；其中，预设步长小于预设尺寸中的高度和/或宽度。
6.为了解决上述技术问题，本技术采用的第二个技术方案是：一种图像处理方法，包括：利用上述图像分块方法获取若干目标图像块；对每一目标图像块进行降噪处理；获取每一目标图像块的重叠区域和非重叠区域；按照第一预设权值计算重叠区域的第一加权像素值；按照第二预设权值计算非重叠区域的第二加权像素值；其中，第一预设权值由重叠区域对应的目标图像块数量确定；将所有加权处理后的目标图像块按照目标图像进行拼接，得到重构图像。
7.为了解决上述技术问题，本技术采用的第三个技术方案是：一种电子设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储程序指令，处理器用于执行程序指令以实现上述图像分块方法或上述图像处理方法。
8.为了解决上述技术问题，本技术采用的第四个技术方案是：一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述图像分块方法或上述图像处理方法。
9.区别于现有技术，本技术通过采用基于比预设尺寸中的高度和/或宽度小的预设步长和大小为预设尺寸的窗口在目标图像上滑动，将目标图像分为若干个目标图像块，可使得后续基于该若干个目标图像块重构的图像更平滑，降低了重构图像的块效应。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本技术图像分块方法的一实施例的流程示意图；
12.图2为基于本技术图像分块方法进行分块的示意图：
13.图3为本技术图像处理方法的一实施例的流程示意图；
14.图4为图3中的步骤s22的一实施例的流程示意图；
15.图5为一维dct变换的公式分解为4个矩阵向量的数字电路一实施例的结构示意图；
16.图6为一维dct反变换的公式分解为4个矩阵向量的数字电路一实施例的结构示意图；
17.图7为本技术频域图像块在二维高斯的曲线分布中的一实施例的频域分布示意图；
18.图8为图2的区域标注示意图；
19.图9为本技术电子设备的一实施例的结构示意图；
20.图10为本技术计算机可读存储介质的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护的范围。
22.本技术中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.图1为本技术图像分块方法的一实施例的流程示意图。图2为基于本技术图像分块方法进行分块的示意图。
24.如图1所示，在第一实施例中，本技术提出一种图像分块方法，包括：
25.步骤s11：获取目标图像。
26.其中，可在一目标视频流中获取得到目标图像，以便于后续分别对目标视频流中的各图像分别进行图像分块，也可以获取需单独处理的一目标图像进行图像分块以便于进行后续的图像处理。目标图像的来源不作限定。
27.步骤s12：利用预设尺寸窗口在目标图像上按照预设步长滑动，以将目标图像分为若干个目标图像块。
28.其中，预设步长小于预设尺寸中的高度和/或宽度。
29.可选的，预设步长包括预设水平步长和预设竖直步长。
30.步骤s12具体可包括：利用预设尺寸窗口在目标图像上按照预设水平步长于水平方向上滑动和/或按照预设竖直步长于竖直方向上滑动，以将目标图像分为若干个目标图像块，其中，预设水平步长小于预设尺寸中的宽度，和/或预设竖直步长小于预设尺寸中的高度。
31.举例说明，如图2所示，在预设尺寸为8*8的行列尺寸，且水平预设步长和竖直预设步长均为6时，可将一26*26的目标图像分成20个尺寸为8*8图像块，其中，以最左上角的图像块为例，该图像块的a部分为未与任何图像块重叠的部分，b部分为与右侧图像块重叠，c部分与下侧图像块重叠，d部分分别与右侧图像块、下侧图像块和右下侧图像块重叠。
32.需要说明的是，若目标图像在被进行图像分块时，存在图像分块不能整除的情况，比如目标图像为24*26，则最下一行的图像只能被分出6*8的图像块。为保证图像分块分出的图像块均为8*8的图像块，需对目标图像进行补齐，在目标图像为24*26的情况下，可为目标图像再补齐两行像素点，可以是以原目标图像的下边界为镜像分界补齐该两行像素点，也可以是以其它方式将目标图像补齐为26*26的图像，此处不作限定。
33.具体的，可以采用fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)的方式实现该图像分块方法，具体如下：
34.在预设尺寸为8*8和水平预设步长和竖直预设步长均为6的前提下，采用块ram(random access memory，随机存取存储器)对目标图像进行缓存，该块ram具备缓存14行数据的能力，之后对目标图像中每一列8*1的图像进行依次缓存，基于该设置，可在缓存一图像块一列8*1的像素点时，输出缓存好的前一图像块的一列像素点以进行相关计算。在缓存完目标图像中的一列后，可基于上述方式对目标图像的下一列进行缓存，直至完成对目标图像各列的缓存。
35.区别于现有技术，本技术通过采用基于比预设尺寸中的高度和/或宽度小的预设步长和大小为预设尺寸的窗口在目标图像上滑动，将目标图像分为若干个目标图像块，可使得后续基于该若干个目标图像块重构的图像更平滑，降低了重构图像的块效应。
36.图3为本技术图像处理方法的一实施例的流程示意图。
37.如图3所示，在第二实施例中，本技术还提出一种图像处理方法，包括：
38.步骤s21：利用图像分块方法获取若干目标图像块。
39.其中，利用第一实施例所述的图像分块方法对目标图像进行图像分块处理，以得到若干目标图像块。
40.步骤s22：对每一目标图像块进行降噪处理。
41.其中，对各目标图像块进行降噪处理，还可以对目标图像进行边缘细节加强处理及其他处理，此处不作限定。
42.图4为图3中的步骤s22的一实施例的流程示意图。
43.可选的，如图5所示，步骤s22具体可包括：
44.步骤s221：将所有目标图像块进行频域转换，以得到各频域图像块。
45.步骤s222：对每一频域图像块进行频域降噪处理。
46.步骤s223：将所有频域降噪处理后的频域图像块进行反频域转换，以得到降噪处理后的各目标图像块。
47.其中，由于图像中的噪声一般都集中在高频区域，因此，在对目标图像块进行降噪
处理时，可先将目标图像块转换为频域图像块，之后再对频域图像块中的高频部分直接进行处理，并在处理完毕后将频域图像块进行反频域转换以得到各降噪处理后的目标图像块，以达到降噪的效果，通过该频域降噪处理的方式，可提高降噪处理的有效性和准确性。
48.进一步的，步骤s221具体可包括：将所有目标图像块进行两次一维dct(discrete cosine transform，离散余弦变换)变换，以得到各频域图像块；
49.步骤s223具体可包括：
50.将所有频域降噪处理后的频域图像块进行两次一维dct反变换，以得到降噪处理后的各目标图像块。
51.其中，针对一目标图像块进行两次一维dct变换的步骤具体可包括：先对目标图像块进行一次一维dct变换以得到一维dct图像矩阵，再对一维dct图像矩阵进行行列转置，最后对转置后的一维dct图像矩阵进行一次一维dct变换以得到频域图像块。
52.针对一频域图像块进行两次一维dct反变换的步骤具体可包括：先对频域图像块进行一次一维dct反变换以得到一维dct图像矩阵，再对一维dct图像矩阵进行行列转置，最后对转置后的一维dct图像矩阵进行一次一维dct反变换以得到目标图像块。
53.具体的，图5为一维dct变换的公式分解为4个矩阵向量的数字电路一实施例的结构示意图。图6为一维dct反变换的公式分解为4个矩阵向量的数字电路一实施例的结构示意图。
54.可以采用fpga的方式实现两次一维dct变换和两次一维dct反变换，具体如下：
55.两次一维dct变换：
56.首先可从ram中读取缓存好的一目标图像块的一列8*1的像素点矩阵，并基于下式进行一维dct变换：
[0057][0058][0059]
式(1)中，z0至z7为经一维dct转换后得到的一维dct矩阵的一列元素，x0至x7为从ram中读取缓存好的一目标图像块的一列8*1的像素点矩阵的元素。
[0060]
可将x0至x7的各元素均从浮点数转换为定点数以便于计算，并将式(1)分解为2个或4个矩阵向量如下：
[0061]
分解为2个矩阵向量：
[0062][0063][0064]
分解为4个矩阵向量：
[0065][0066][0067][0068][0069]
以分解为4个矩阵向量为例，如图5所示，可采用8个乘法器、14个加法器构建出计算上述式(5)至(8)的数字电路，以便于基于fpga进行相应电路的构建。此外，若分解为2个矩阵向量则需采用11个乘法器、23个加法器构建出计算上述式(3)和(4)的数字电路，且所需要的计算时间更长。
[0070]
在经过一次dct变换得到z0至z7后，可基于双端口ram将基于图5所示数字电路得到的z
i
逐个输入深度为16的ram以形成一行数据，直至完成目标图像块全部列的dct转换及各z
i
的输入，以在输入的过程中完成行列转置。深度为16的ram可同时缓存两个8*8的图像块的信息，即可实现乒乓处理，也即一边缓存一个8*8图像块的信息，一边输出一个8*8图像块的信息以进行后续的第二次一维dct变换，降低计算时间。
[0071]
之后将转置完成的由z
i
构成的矩阵当做由x
i
构成的矩阵，并将其每列元素分别带入式(1)中以得到新的由z
i
构成的矩阵，以完成第二次一维dct变换。至此，完成两次完整的一维dct变换，以实现对目标图像块的二维dct变换，将目标图像块转换为频域图像块，用于表示目标图像块的频域信息。基于上述方式，避免了在fpga中构建复杂的二维dct变换的相关电路结构，降低了硬件复杂度。
[0072]
两次一维dct反变换：
[0073]
可将一维dct反变换的式子分解为2个或4个矩阵向量如下：
[0074]
分解为2个矩阵向量：
[0075][0076][0077]
分解为4个矩阵向量：
[0078][0079][0080][0081][0082]
以分解为4个矩阵向量为例，如图6所示，可采用8个乘法器、8个加法器构建出计算上述式(11)至(14)的数字电路，以便于基于fpga进行相应电路的构建。此外，若分解为2个矩阵向量则需采用11个乘法器、17个加法器构建出计算上述式(9)和(10)的数字电路，且所需要的计算时间更长。
[0083]
具体完成一维dct反变换、行列转置和一维dct反变换的步骤与上述完成两次一维dct变换的步骤相仿，仅需相应公式和数字电路替换为上述一维dct反变换所用公式和数字电路，此处不再赘述。
[0084]
进一步的，步骤s222具体可包括：
[0085]
将各频域图像块按照二维高斯分布中的各高斯系数进行切分，并通过对各高斯系数的调整对切分得到的各频域部分进行调整，以实现频域降噪处理。
[0086]
具体的，图7为本技术频域图像块在二维高斯的曲线分布中的一实施例的频域分布示意图，如图7所示，可基于各高斯系数将目标图像块71切分为不同频率部分，其中，目标
图像块71从左上到右下分别分布有低频图像信息、中频图像信息和高频图像信息，可基于需求对相应频域部分的信息做相应处理。举例说明，可减小高频图像信息对应的高斯系数，以降低目标图像块中的噪声，或者，可加强高频图像信息中的边缘细节，以提高目标图像块的清晰度。
[0087]
步骤s23：获取每一目标图像块的重叠区域和非重叠区域。
[0088]
步骤s24：按照第一预设权值计算重叠区域的第一加权像素值。按照第二预设权值计算非重叠区域的第二加权像素值。第一预设权值由重叠区域对应的目标图像块数量确定。
[0089]
可选的，第二预设权值与第一预设权值成倍数的关系，倍数的数值为第一预设权值对应的目标图像块的数量数值。
[0090]
具体的，第二预设权值可以是第一预设权值的若干倍，举例说明，若重叠区域所对应的具备该重叠区域的目标图像块数量为4，则第二预设权值可以是第一预设权值的4倍，第一预设权值为1则第二预设权值为4，需将重叠区域中的各像素值乘1以得到第一加权像素值，并将非重叠区域中的各像素值乘4以得到第二加权像素值，之后在进行拼接合成的时候，就不会出现一处颜色过重一处颜色过浅的不连续现象，改善了重构图像的平滑度。
[0091]
可选的，重叠区域包括第一类重叠区域和第二类重叠区域，第二类重叠区域对应的目标图像块的数量数值大于第一类重叠区域对应的目标图像块的数量数值；第一预设权值包括第一类预设权值和第二类预设权值，第一类预设权值由第一类重叠区域对应的目标图像块数量决定，第二类预设权值由第二类重叠区域对应的目标图像块数量决定；
[0092]
步骤s24中的按照第一预设权值计算重叠区域的第一加权像素值，包括：
[0093]
按照第一类预设权值计算第一类重叠区域的第一类加权像素值，并按照第二类预设权值计算第二类重叠区域的第二类加权像素值。
[0094]
利用第一类加权像素值和第二类加权像素值，得到重叠区域的第一加权像素值。
[0095]
具体的，重叠区域可能分为上述的第一类重叠区域和第二类重叠区域，举例说明，具备第一类重叠区域的目标图像块可能只有2个，而具备第二类重叠区域的目标图像块可能有4个，此时，根据第一类重叠区域和第二类重叠区域分别对应的目标图像块数量可确定第一类预设权值为第二类预设权值的2倍，而第一预设权值为第二类预设权值的4倍，此时，若第二类预设权值为1，则第一类预设权值为2，第一预设权值为4。
[0096]
基于上述方式，可对所对应目标图像块数量不同的重叠区域针对性赋予相应的权值，以进一步改善重构图像的平滑度。
[0097]
可选的，步骤s24中的按照第一预设权值计算重叠区域的第一加权像素值，包括：
[0098]
按照重叠区域对应的目标图像块数量确定第一预设权值；
[0099]
基于重叠区域对应的目标图像块数量，按照预设方向获取上一次重叠区域的历史像素值；
[0100]
基于重叠区域的当前像素值与第一预设权值的乘积，以及历史像素值，确定重叠区域的第一加权像素值。
[0101]
其中，预设方向可以包括左方向、上方向和左上方向，将当前处理的目标图像块的预设方向内存在的目标图像块中，相应的重叠区域在加权处理前的像素值确定为相应的历史像素值，之后将重叠区域的当前像素值与第一预设权值的成绩与各历史像素值进行求
和，以得到重叠区域的第一加权像素值。
[0102]
在一应用场景中，图8为图2的区域标注示意图，如图8所示，图中包括四个目标图像块，具体为：第一图像块、第二图像块、第三图像块和第四图像块，第一图像块包括801、802、805和806四个区域，第二图像块包括802、803、804、806、807和808六个区域，第三图像块包括805、806、809、810、813和814六个区域，第四图像块包括806、807、808、810、811、812、814、815和816九个区域，801、803、809和811为非重叠区域，802、804、805、807、810、812、813和815为第一类重叠区域，806、808、814和816为第二类重叠区域，第一类重叠区域所对应的目标图像块为2个，第二类重叠区域所对应的目标图像块为4个，第一预设权值为4，第一类预设权值为2，第三类预设权值为1，预设方向包括左方向、上方向和左上方向。
[0103]
以第一图像块、第二图像块、第三图像块和第四图像块为例，说明计算各目标图像块的各重叠区域的第一加权像素值的具体步骤：
[0104]
对于第一图像块，因第一图像块的预设方向上均不存在有重叠的目标图像块。因此，将第一图像块的区域802的像素值与第一类预设权值相乘，以得到第一图像块的区域802的第一加权像素值。将第一图像块的区域805的像素值与第一类预设权值相乘，以得到第一图像块的区域805的第一加权像素值。将第一图像块的区域806的像素值与第二类预设权值相乘，以得到第一图像块的区域806的第一加权像素值。
[0105]
对于第二图像块，第二图像块的左方向上存在有重叠的目标图像块，也即第二图像块与第一图像块重叠，因此，将第二图像块的区域802的像素值与第一类预设权值相乘，之后再与第一图像块的区域802的像素值进行求和，以得到第二图像块的区域802的第一加权像素值。将第二图像块的区域806的像素值与第二类预设权值相乘，之后再与第一图像块的区域806的像素值进行求和，以得到第二图像块的区域806的第一加权像素值。此外，将区域804、807和808分别与相应的预设权值相乘即可得到对应的第一加权像素值。
[0106]
对于第三图像块，第三图像块的上方向上存在有重叠的目标图像块，也即第三图像块与第一图像块重叠，因此，将第三图像块的区域805的像素值与第一类预设权值相乘，之后再与第一图像块的区域805的像素值进行求和，以得到第三图像块的区域805的第一加权像素值。将第三图像块的区域806的像素值与第二类预设权值相乘，之后再与第一图像块的区域806的像素值进行求和，以得到第三图像块的区域806的第一加权像素值。此外，将区域810、813和814分别与相应的预设权值相乘即可得到对应的第一加权像素值。
[0107]
对于第四图像块，第四图像块的左上方向与第一图像块重叠、上方向与第二图像块重叠，左方向与第三图像块重叠，因此，将第四图像块的区域806的像素值与第二类预设权值相乘，之后再与第一图像块、第二图像块和第三图像块的区域806的像素值进行求和，以得到第四图像块的区域806的第一加权像素值。将第四图像块的区域807的像素值与第一类预设权值相乘，之后再与第二图像块的区域807的像素值进行求和，以得到第四图像块的区域807的第一加权像素值。将第四图像块的区域808的像素值与第二类预设权值相乘，之后再与第二图像块的区域808的像素值进行求和，以得到第四图像块的区域808的第一加权像素值。将第四图像块的区域810的像素值与第一类预设权值相乘，之后再与第三图像块的区域810的像素值进行求和，以得到第四图像块的区域810的第一加权像素值。将第四图像块的区域814的像素值与第二类预设权值相乘，之后再与第三图像块的区域814的像素值进行求和，以得到第四图像块的区域814的第一加权像素值。此外，将区域812、815和816分别
与相应的预设权值相乘即可得到对应的第一加权像素值。
[0108]
基于上述方式，即可计算出各目标图像块的各重叠区域所对应的第一加权像素值，此外，预设方向还可包括其它任意方向，具体可根据需求而定，此处不作限定。
[0109]
具体的，可采用fpga的方式实现步骤s23和s24中的加权处理，可采用上述具备缓存14行数据的块ram对各目标图像块进行缓存，首先从块ram中读取之前存储的相应图像块的相应重叠区域位置的像素值，也即读取相应的历史像素值，之后再基于数字电路分别与当前进行完加权处理的相应重叠区域位置的像素值进行求和，以得到相应的第一加权像素值并将其存入块ram中。基于上述方式，可对8*8的目标图像块逐列进行第一加权像素值的计算和存储，具备缓存14行数据的块ram可实现缓存一目标图像块的一列第一加权像素值的同时输出已缓存好的另一目标图像块的一列第一加权像素值，以达到提高工作效率，加快图像处理速度的效果。
[0110]
步骤s25：将所有加权处理后的目标图像块按照目标图像进行拼接，得到重构图像。
[0111]
可选的，步骤s25具体可包括：
[0112]
将所有加权处理后的目标图像块按照目标图像进行拼接，按照第二预设权值计算拼接后的目标图像，得到重构图像。
[0113]
具体的，因在步骤s24中对目标图像块进行了相应的加权处理，因此，加权处理后的图像的像素值较原来是更大的，此时可将各目标图像块除以非重叠区域对应的第二预设权值，之后再按照目标图像进行拼接以得到重构图像，提高重构图像的还原度。若第一预设权值为1，第二预设权值为4，则将各目标图像块除以4，以得到还原度更高的目标图像块。
[0114]
区别于现有技术，本技术通过采用基于比预设尺寸中的高度和/或宽度小的预设步长和大小为预设尺寸的窗口在目标图像上滑动，将目标图像分为若干个目标图像块，可使得后续基于该若干个目标图像块重构的图像更平滑，降低了重构图像的块效应。
[0115]
图9为本技术电子设备的一实施例的结构示意图。
[0116]
如图9所示，在第三实施例中，本技术提出一种电子设备，本实施例的电子设备90包括：处理器91、存储器92以及总线93。
[0117]
该处理器91、存储器92分别与总线93相连，该存储器92中存储有程序指令，处理器91用于执行程序指令以实现上述实施例中的图像分块方法或图像处理方法。
[0118]
在本实施例中，处理器91还可以称为cpu(central processing unit，中央处理单元)。处理器91可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器91还可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器91也可以是任何常规的处理器等。
[0119]
区别于现有技术，本技术通过采用基于比预设尺寸中的高度和/或宽度小的预设步长和大小为预设尺寸的窗口在目标图像上滑动，将目标图像分为若干个目标图像块，可使得后续基于该若干个目标图像块重构的图像更平滑，降低了重构图像的块效应。
[0120]
图10为本技术计算机可读存储介质的一实施例的结构示意图。
[0121]
如图10所示，本技术提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质100其上存储有程序指令101，程序指令101被处理器(图未示)执行时实现上述实施例中的图像分块
方法或图像处理方法。
[0122]
本实施例计算机可读存储介质100可以是但不局限于u盘、sd卡、pd光驱、移动硬盘、大容量软驱、闪存、多媒体记忆卡、服务器、fpga或asic中的存储单元等。
[0123]
区别于现有技术，本技术通过采用基于比预设尺寸中的高度和/或宽度小的预设步长和大小为预设尺寸的窗口在目标图像上滑动，将目标图像分为若干个目标图像块，可使得后续基于该若干个目标图像块重构的图像更平滑，降低了重构图像的块效应。
[0124]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。