视频图像处理中的频域下采样技术

         在传统的图像，视频的后处理阶段，一般会涉及到图像大小的缩放问题。这样的操作是为了适配不同屏幕分辨率的大小。例如，对于高档相机拍摄的照片，一般都很大，而要在普通显示器上显示，则要在解码图像数据之后再做缩小操作才能显示到屏幕上。对于手机屏幕，更是如此。那么，能否在图像解码的过程中实现图片的缩小？答案是肯定的。网上开源的jpeg项目早就实现了频域下采样技术。美图秀秀，QQlive等多款桌面图片应用软件也采用了这项技术，并宣称对大图的加载速度快了好几倍。不过，QQlive居然直接使用了这个库！

    

        通过在视频解码中使用频域下采样技术，我们在400M主频的手机上实现了720p的流畅解码，在400M主频的CPU上实现了1080p的视频解码，但不是很流畅。

        频域下采样技术并不是多么高深的算法，下面的matlab代码十分简洁的描述了图像的频域下采样过程。

1.  DCT域下采样算法

% dct频率域下采样算法
% 根据Dugad方法实现
%程序作者： celery.chen@yahoo.com.cn
%2010-10-12

I=imread('456.png');
I=rgb2gray(I);
figure(1);
imshow(I);
[width,height] = size(I);
block_size_x = 8;
block_size_y = 8;
x_block_num = width/block_size_x;
y_block_num = height/block_size_y;


z_dst = zeros(width/2,height/2);

pfun1 = @dct2;

I_freq = blkproc(I,[8 8],pfun1);


for i = 1: x_block_num
    for j = 1 : y_block_num
        
        P = I_freq((i-1)*8+1:(i-1)*8+4,(j-1)*8+1:(j-1)*8+4);
        P = P/2.0;
        z_dst( (i-1)*4 +1 : (i-1)*4 +4, (j-1)*4 +1 : (j-1)*4 +4) = P;  
     
    end
 end

pfun2 = @idct2;

J = blkproc(z_dst,[4 4],pfun2);
J = uint8(round(J));
figure(2);
imshow(J);

2. 另外一种DCT频域下采样算法

% dct频率域下采样算法，根据下面论文提到的算法实现
% 一种高效的DCT域图像下采样方法 中国图像图形学报 2005年4月
%程序作者： celery.chen@yahoo.com.cn ，2010-10

clc;
clear;
I=imread('456.png');
I=rgb2gray(I);
figure(1);
imshow(I);
[width,height] = size(I);
block_size_x = 8*2;
block_size_y = 8*2;
x_block_num = width/block_size_x;
y_block_num = height/block_size_y;


C16 = dctmtx(16);

 C16LL = C16(1:8,1:8);
 C16LH = C16(1:8,9:16);
 C16HL = C16(9:16,1:8);
 C16HH = C16(9:16,9:16);
 
 C8 = dctmtx(8);
 
 P = C16LL*C8';
 P = P/sqrt(2);
  
 Q = C16LH*C8';
 Q = Q/sqrt(2);
 
  E = (P + Q)/2;
  F = (P - Q)/2;



z_dst = zeros(width/2,height/2);

pfun1 = @dct2;

I_freq = blkproc(I,[8 8],pfun1);


for i = 1: x_block_num
    for j = 1 : y_block_num
        
        X1 = I_freq((i-1)*16+1:(i-1)*16+8,(j-1)*16+1:(j-1)*16+8);
				X2 = I_freq((i-1)*16+1:(i-1)*16+8,(j-1)*16+9:(j-1)*16+16);
				
				X3 = I_freq((i-1)*16+9:(i-1)*16+16,(j-1)*16+1:(j-1)*16+8);
				X4 = I_freq((i-1)*16+9:(i-1)*16+16,(j-1)*16+9:(j-1)*16+16);        
				
				
				A  = E*(X1+X3)+F*(X1-X3);
				B  = E*(X2+X4)+F*(X2-X4);
				
				XLL = (A + B) * E' + (A - B) * F';

        z_dst( (i-1)*8 +1 : (i-1)*8 +8, (j-1)*8 +1 : (j-1)*8 +8) = XLL;  
     
    end
 end

pfun2 = @idct2;

J = blkproc(z_dst,[8 8],pfun2);
J = uint8(round(J));
figure(2);
imshow(J);