一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法
2023-06-19 01:37:26
專利名稱：一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法
技術領域：
本發明屬於計算機多媒體技術領域，特別涉及圖像編解碼技術。
背景技術：
無線通信技術的迅速發展使得在無線環境中傳輸大數據量的圖像、視頻成為可能。由於無線帶寬資源以及數據存儲資源是有限的，所以在傳輸、存儲之前必須對這些圖像、視頻數據進行壓縮，以減少數據量。
學術界和工業界對這一問題表現出了極大的關注，並制定了針對圖像的JPEG、JPEG2000等圖像編碼標準，針對視頻的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264等視頻編碼標準。
JPEG圖像編碼中的核心技術哈夫曼編碼，其是一種前綴變長編碼。所謂變長碼就是編出的碼字長度是不一樣的。所謂前綴碼就是對於任何一個碼字Ci，其碼長為k，不存在另外一個長度為1≤l≤k-1的碼字，其二進位表示正好與Ci的前l個比特是一致的。從前綴碼的定義可以看出，由前綴碼組成的碼流是可以即時解碼的。假設碼流為S1，2，L，n(1，2，...，n表示碼流的每個比特的索引)，設index為當前解碼的起始位置，也就是從碼流S1，2，L，n的index位置開始解碼，其初始值為1。
上述碼流的解碼過程如下，將碼流S1，2，L，n中子碼流Sindex，L，index+k與碼長為k的碼字Ci(i=1，L，M，M表示碼字的個數)相比較，如果第j個碼字與Sindex，L，index+jk相同則輸出第j個碼字對應的符號，同時將index置為index+jk，重複上面的解碼過程繼續解碼，如果index大於碼流長度n則解碼結束。
從上述解碼過程可以看出前綴變長編碼方法，包括哈夫曼編碼存在一個問題，也就是說，如果編碼的碼流中有比特發生錯誤，則產生兩種後果一種是可以繼續解碼但是解碼結果是錯誤的，另外一種後果是發生錯誤的子碼流Sindex，L，index+k可能會找不到匹配的碼字，這樣解碼就不能繼續進行。所以採用了哈夫曼編碼的JPEG圖像編碼抗誤碼性能是很弱的。由於JPEG2000中使用的算術編碼同樣也是前綴變長編碼，所以也存在同樣的問題。
在無線中，碼流很容易受到噪聲的幹擾而出錯，傳統的圖像、視頻編碼方法顯然不適合直接在無線傳輸中應用。
發明內容
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，根據無線環境中傳輸圖像時對圖像編解碼的要求以及分布式信源編碼的原理，提出了一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法，該方法生成的碼流具有很強的抗誤碼性能，生成的碼流有多解析度特性，編碼效率也比較高，另外該方法可以靈活的應用到不同的傳輸環境中。
本發明提出的一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法，其特徵在於，所述編碼方法包括以下步驟1)對待編碼圖像X進行拉普拉斯金字塔分解得到低解析度圖像和殘差圖像；2)對低解析度圖像進行編碼生成碼流B1，對殘差圖像不進行任何處理直接扔掉；3)對待編碼圖像X進行變換、量化操作，然後將量化後的值分成位平面；4)對每個位平面都進行信道編碼生成校驗比特；5)將生成的校驗比特復用形成校驗比特流B2；所述解碼方法包括以下步驟1)將校驗比特流B2解復用得到每個位平面的校驗比特；2)將生成的碼流B1進行解碼，得到低解析度圖像的重構圖像；3)對重構圖像進行拉普拉斯金字塔重構、變換、量化，再把量化得到的值分成位平面；4)將3)中生成的位平面和1)得到的對應的位平面的校驗比特一起進行信道解碼，生成每個位平面的重構值；5)將各個位平面的重構值合成後進行反量化、反變換，最終得到圖像X的重構圖像 本發明的技術特點及效果1)本發明主要是應用了分布式信源編碼來解決圖像編解碼問題，由於使用了信道碼來實現分布式信源編碼，進而實現圖像編解碼，所以生成的碼流具有很強的抗誤碼性能。
2)在本發明中由於使用了拉普拉斯金字塔分解所以生成碼流具有可伸縮性能，也就是生成的碼流有多解析度特性。在上述編解碼流程中只使用了一次拉普拉斯金字塔分解，為了增強可伸縮性能可以採用多次拉普拉斯金字塔分解。
3)本發明方法可以靈活的應用到不同的傳輸環境中，即如果不追求糾錯能力，從分布式信源編碼的理論上來講，本發明可以達到和傳統圖像編碼同樣的壓縮效果，如果提高糾錯能力，只要多傳點校驗比特就可以了。
圖1本發明方法的編碼流程圖；圖2本發明方法的解碼流程圖；具體實施方式
本發明提出的一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法結合附圖及實施例詳細說明如下本發明提出的一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法，其編解碼方法如下。
所述編碼方法，如圖1所示，包括以下步驟1)對待編碼圖像X進行拉普拉斯金字塔分解得到低解析度圖像和殘差圖像；2)對低解析度圖像進行編碼生成碼流B1(採用傳統的圖像編碼方法)，對殘差圖像不進行任何處理直接扔掉；3)對待編碼圖像X進行變換、量化操作，然後將量化後的值分成位平面；4)對每個位平面都進行信道編碼生成校驗比特(採用傳統的信道編碼方法)；5)將生成的校驗比特復用形成校驗比特流B2；所述解碼方法如圖2所示，包括以下步驟1)將校驗比特流B2解復用得到每個位平面的校驗比特；2)將生成的碼流B1進行解碼，得到低解析度圖像的重構圖像(採用傳統的圖像解碼方法)；3)對重構圖像進行拉普拉斯金字塔重構、變換、量化，再把量化得到的值分成位平面；4)將3)中生成的位平面和1)得到的對應的位平面的校驗比特一起進行信道解碼，生成每個位平面的重構值；5)將各個位平面的重構值合成後進行反量化、反變換，最終得到圖像X的重構圖像 圖1、2中，X表示待編碼圖像，B1是低解析度圖像用傳統的圖像編碼方法編出的碼流，B2是校驗比特流， 是重構圖像。
本發明方法的一個實施例結合圖1、2詳細說明如下本實施例的編碼方法，如圖1所示，包括以下步驟1)對待編碼圖像X進行拉普拉斯金字塔分解得到低解析度圖像和殘差圖像。
2)對低解析度圖像採用JPEG2000的編碼方法進行編碼，得到碼流B1，對殘差圖像不進行任何處理直接扔掉；3)對待編碼圖像X進行離散餘弦變換(DCT-Discrete Cosine Transform)，然後採用均勻量化方法進行量化，最後將量化後的值分成位平面；4)對每個位平面都採用低密度校驗碼(LDPC codes-Low Density Parity Check codes)的編碼方法進行信道編碼，生成的校驗比特；5)將生成的校驗比特復用形成校驗比特流B2。
本實施例的解碼方法，如圖2所示，包括以下步驟1)將校驗比特流B1解復用得到每個位平面的校驗比特；2)將低解析度圖像編碼生成的碼流B1用JPEG2000的解碼方法進行解碼，得到低解析度圖像的重構圖像；3)對重構圖像進行拉普拉斯金字塔重構、DCT變換，再用均勻量化方法進行量化，最後把量化得到的值分成位平面。
4)將3)中生成的位平面和1)得到的對應的位平面的校驗比特一起用低密度校驗碼的解碼方法進行解碼，解碼生成每個位平面的重構值。
5)將各個位平面合成，然後用均勻量化的反量化方法進行反量化，再進行反離散餘弦變換(IDCT-Inverse Discrete Cosine Transform，)，最終得到圖像X的重構圖像
權利要求
1.一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法，其特徵在於，所述編碼方法包括以下步驟1)對待編碼圖像X進行拉普拉斯金字塔分解得到低解析度圖像和殘差圖像；2)對低解析度圖像進行編碼生成碼流B1，對殘差圖像不進行任何處理直接扔掉3)對待編碼圖像X進行變換、量化操作，然後將量化後的值分成位平面；4)對每個位平面都進行信道編碼生成校驗比特；5)將生成的校驗比特復用形成校驗比特流B2；所述解碼方法包括以下步驟1)將校驗比特流B2解復用得到每個位平面的校驗比特；2)將生成的碼流B1進行解碼，得到低解析度圖像的重構圖像；3)對重構圖像進行拉普拉斯金字塔重構、變換、量化，再把量化得到的值分成位平面4)將3)中生成的位平面和1)得到的對應的位平面的校驗比特一起進行信道解碼，生成每個位平面的重構值；5)將各個位平面的重構值合成後進行反量化、反變換，最終得到圖像X的重構圖像 。
全文摘要
本發明涉及一種基於分布式信源編碼的抗誤碼圖像編解碼方法，屬於計算機多媒體技術領域。該編碼方法包括對待編碼圖像X進行拉普拉斯金字塔分解得到低解析度圖像和殘差圖像；對低解析度圖像進行編碼生成碼流B
文檔編號H04N7/64GK1988670SQ20061017150
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者戴瓊海, 楊峰, 丁貴廣 申請人:清華大學