CN100466749C - 一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法，属于计算机多媒体技术领域。该编码方法包括：对待编码图像X进行拉普拉斯金字塔分解得到低分辨率图像和残差图像；对低分辨率图像进行编码生成码流B1，对残差图像直接扔掉；对X进行变换、量化后的值分成位平面；对每个位平面进行信道编码生成校验比特并复用形成校验比特流B2；该解码方法为编码的逆过程。本发明方法生成的码流具有很强的抗误码性能，生成的码流有多分辨率特性，编码效率也比较高，另外该方法可以灵活的应用到不同的传输环境中。
Description
技术领域
本发明属于计算机多媒体技术领域，特别涉及图像编解码技术。
背景技术
无线通信技术的迅速发展使得在无线环境中传输大数据量的图像、视频成为可能。由于无线带宽资源以及数据存储资源是有限的，所以在传输、存储之前必须对这些图像、视频数据进行压缩，以减少数据量。
学术界和工业界对这一问题表现出了极大的关注，并制定了针对图像的JPEG、JPEG2000等图像编码标准，针对视频的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264等视频编码标准。
JPEG图像编码中的核心技术哈夫曼编码，其是一种前缀变长编码。所谓变长码就是编出的码字长度是不一样的。所谓前缀码就是对于任何一个码字Ci，其码长为k，不存在另外一个长度为1≤l≤k-1的码字，其二进制表示正好与Ci的前l个比特是一致的。从前缀码的定义可以看出，由前缀码组成的码流是可以即时解码的。假设码流为S1，2，L，n(1，2，...，n表示码流的每个比特的索引)，设index为当前解码的起始位置，也就是从码流S1，2，L，n的index位置开始解码，其初始值为1。
上述码流的解码过程如下，将码流S1，2，L，n中子码流Sindex，L，index+k与码长为k的码字Ci(i＝1，L，M，M表示码字的个数)相比较，如果第j个码字与
相同则输出第j个码字对应的符号，同时将index置为index+jk，重复上面的解码过程继续解码，如果index大于码流长度n则解码结束。
从上述解码过程可以看出前缀变长编码方法，包括哈夫曼编码存在一个问题，也就是说，如果编码的码流中有比特发生错误，则产生两种后果一种是可以继续解码但是解码结果是错误的，另外一种后果是发生错误的子码流Sindex，L，index+k可能会找不到匹配的码字，这样解码就不能继续进行。所以采用了哈夫曼编码的JPEG图像编码抗误码性能是很弱的。由于JPEG2000中使用的算术编码同样也是前缀变长编码，所以也存在同样的问题。
在无线中，码流很容易受到噪声的干扰而出错，传统的图像、视频编码方法显然不适合直接在无线传输中应用。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，根据无线环境中传输图像时对图像编解码的要求以及分布式信源编码的原理，提出了一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法，该方法生成的码流具有很强的抗误码性能，生成的码流有多分辨率特性，编码效率也比较高，另外该方法可以灵活的应用到不同的传输环境中。
本发明提出的一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法，其特征在于，
所述编码方法包括以下步骤：
1)对待编码图像X进行拉普拉斯金字塔分解得到低分辨率图像和残差图像；
2)对低分辨率图像进行编码生成码流B1，对残差图像不进行任何处理直接扔掉；
3)对待编码图像X进行变换、量化操作，然后将量化后的值分成位平面；
4)对每个位平面都进行信道编码生成校验比特；
5)将生成的校验比特复用形成校验比特流B2；
所述解码方法包括以下步骤：
1)将校验比特流B2解复用得到每个位平面的校验比特；
2)将生成的码流B1进行解码，得到低分辨率图像的重构图像；
3)对重构图像进行拉普拉斯金字塔重构、变换、量化，再把量化得到的值分成位平面；
4)将3)中生成的位平面和1)得到的对应的位平面的校验比特一起进行信道解码，生成每个位平面的重构值；
5)将各个位平面的重构值合成后进行反量化、反变换，最终得到图像X的重构图像
。
本发明的技术特点及效果：
1)本发明主要是应用了分布式信源编码来解决图像编解码问题，由于使用了信道码来实现分布式信源编码，进而实现图像编解码，所以生成的码流具有很强的抗误码性能。
2)在本发明中由于使用了拉普拉斯金字塔分解所以生成码流具有可伸缩性能，也就是生成的码流有多分辨率特性。在上述编解码流程中只使用了一次拉普拉斯金字塔分解，为了增强可伸缩性能可以采用多次拉普拉斯金字塔分解。
3)本发明方法可以灵活的应用到不同的传输环境中，即如果不追求纠错能力，从分布式信源编码的理论上来讲，本发明可以达到和传统图像编码同样的压缩效果，如果提高纠错能力，只要多传点校验比特就可以了。
附图说明
图1本发明方法的编码流程图；
图2本发明方法的解码流程图；
具体实施方式
本发明提出的一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法结合附图及实施例详细说明如下：
本发明提出的一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法，其编解码方法如下。
所述编码方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)对待编码图像X进行拉普拉斯金字塔分解得到低分辨率图像和残差图像；
2)对低分辨率图像进行编码生成码流B1(采用传统的图像编码方法)，对残差图像不进行任何处理直接扔掉；
3)对待编码图像X进行变换、量化操作，然后将量化后的值分成位平面；
4)对每个位平面都进行信道编码生成校验比特(采用传统的信道编码方法)；
5)将生成的校验比特复用形成校验比特流B2；
所述解码方法如图2所示，包括以下步骤：
1)将校验比特流B2解复用得到每个位平面的校验比特；
2)将生成的码流B1进行解码，得到低分辨率图像的重构图像(采用传统的图像解码方法)；
3)对重构图像进行拉普拉斯金字塔重构、变换、量化，再把量化得到的值分成位平面；
4)将3)中生成的位平面和1)得到的对应的位平面的校验比特一起进行信道解码，生成每个位平面的重构值；
5)将各个位平面的重构值合成后进行反量化、反变换，最终得到图像X的重构图像。
图1、2中，X表示待编码图像，B1是低分辨率图像用传统的图像编码方法编出的码流，B2是校验比特流，是重构图像。
本发明方法的一个实施例结合图1、2详细说明如下：
本实施例的编码方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)对待编码图像X进行拉普拉斯金字塔分解得到低分辨率图像和残差图像。
2)对低分辨率图像采用JPEG2000的编码方法进行编码，得到码流B1，对残差图像不进行任何处理直接扔掉；
3)对待编码图像X进行离散余弦变换(DCT-Discrete Cosine Transform)，然后采用均匀量化方法进行量化，最后将量化后的值分成位平面；
4)对每个位平面都采用低密度校验码(LDPC codes-Low Density ParityCheck codes)的编码方法进行信道编码，生成的校验比特；
5)将生成的校验比特复用形成校验比特流B2。
本实施例的解码方法，如图2所示，包括以下步骤：
1)将校验比特流B1解复用得到每个位平面的校验比特；
2)将低分辨率图像编码生成的码流B1用JPEG2000的解码方法进行解码，得到低分辨率图像的重构图像；
3)对重构图像进行拉普拉斯金字塔重构、DCT变换，再用均匀量化方法进行量化，最后把量化得到的值分成位平面。
4)将3)中生成的位平面和1)得到的对应的位平面的校验比特一起用低密度校验码的解码方法进行解码，解码生成每个位平面的重构值。
5)将各个位平面合成，然后用均匀量化的反量化方法进行反量化，再进行反离散余弦变换(IDCT-Inverse Discrete Cosine Transform，)，最终得到图像X的重构图像。
Claims (1)
1、一种基于分布式信源编码的抗误码图像编解码方法，其特征在于，
所述编码方法包括以下步骤：
11)对待编码图像X进行拉普拉斯金字塔分解得到低分辨率图像和残差图像；
12)对低分辨率图像进行编码生成码流B1，对残差图像不进行任何处理直接扔掉；
13)对待编码图像X进行变换、量化操作，然后将量化后的值分成位平面；
14)对每个位平面都进行信道编码生成校验比特；
15)将生成的校验比特复用形成校验比特流B2；
所述解码方法包括以下步骤：
21)将校验比特流B2解复用得到每个位平面的校验比特；
22)将生成的码流B1进行解码，得到低分辨率图像的重构图像；
23)对重构图像进行拉普拉斯金字塔重构、变换、量化，再把量化得到的值分成位平面；
24)将23)中生成的位平面和21)得到的对应的位平面的校验比特一起进行信道解码，生成每个位平面的重构值；
25)将各个位平面的重构值合成后进行反量化、反变换，最终得到图像X的重构图像
。
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| Distributed Video Coding. BERND GIROD ET AL.PROCEEDINGS OF THE IEEE,Vol.93 No.1. 2005 * |
| 分布式视频编解码技术的研究进展. 房胜，钟玉琢.计算机工程与应用，第21期. 2005 |
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