CN102857760A - 一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法及其系统，该方法包括：步骤1，在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；步骤2，所述K帧采用帧内编解码方式重建输出K’帧；步骤3，所述WZ帧经过离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据判断发送选定的序列到解码端，所述解码端根据K帧生成的边信息与所述发送序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。本发明提高了边信息的质量，进而提高了重建WZ帧的性能，简化了分布式视频编码方案，同时在保持视频重建质量的条件下可以更有效地提高分布式视频编码的编码效率。

Description

一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法及其系统

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，特别是涉及一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法及其系统。

背景技术

随着无线通信及终端技术的迅速发展，终端对于视频处理的需求将日益迫切。然而对于无线和便携式终端，在存储、计算、电力资源有限的发送端（如无线视频监控系统，移动摄像手机，带摄像功能的笔记本等）难以应用高计算复杂度编码技术。

因此复杂度低、耗电量低、容错性好的分布式视频编码技术正应运而生，其具有独特的技术特征：首先，分布式视频编码与传统的视频编码技术有着较大的不同：1）传统的技术标准如MPEG系列、H.26X系列等以预测编码为基础，通常采用了不对称编码方式，例如，编码器包括运动估计、运动补偿、变换、量化、熵编码、相应的反量化，反变换等，其内部隐含解码功能，这使得编码端的复杂度高于解码端数倍。采用分布式视频编码框架，编码端不再包括最为复杂的运动估计和补偿模块，而在解码端进行联合解码和运动估计，这样实现了计算复杂度由编码器向解码器的转移，减少编码器的复杂度；2）由于分布式视频编码运用了陪集编码思想，将具有陪集编码特征的信道编码技术用于构建信源编码，从而将信源编码接近压缩极限的问题转化信道编码渐近地接近通信信道容量的问题，理论新颖可行；3）由于分布式视频编码对每帧图像进行独立编码，避免了传统预测编码中的帧间误差传递问题，同时由于信道编码技术的引入使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，从而使其对于存储或传输过程中的误码具有较好的鲁棒性。

在分布式视频编码系统中，边信息的质量对于分布式视频编码的性能有着至关重要的影响，然而，已有的分布式视频编码研究成果中，提高边信息质量的方法无非有两种：一是在解码端采用各种复杂的运动估计算法，然后对边信息进行运动补偿以更新边信息，这种方法的缺点在于大大增加了解码端的复杂度，二是当解码没有达到所需要的重建需求时，反馈需求到编码端，则编码端不断地发送额外的校验位到解码端，这种方法的缺点在于需要反馈信道，造成分布式视频编码的难以应用在实际的视频系统中，同时当视频序列运动剧烈时，边信息与WZ帧之间的噪声方差比较大，该方法的效率就比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种简化分布式视频编码方案，同时在保持视频重建质量的条件下可以更有效地提高分布式视频编码的编码效率的方法和系统。

为实现上述目的，本发明提出了一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法包括：

步骤1，在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

步骤2，所述K帧采用帧内编解码方式重建输出K’帧；

步骤3，所述WZ帧经过离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据判断发送选定的序列到解码端，所述解码端根据K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。

所述步骤3包括：

步骤31，将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

步骤32，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；

步骤33，利用相关性估计器计算K帧生成的边信息与所述WZ帧序列之间的相关性，得到初始噪声方差；

步骤34，从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列，利用此信息位更新边信息，从而更新所述的初始噪声方差，得到第一噪声方差；

步骤35，从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列，计算此时的码率，更新所述的初始噪声方差，得到此时码率下的第二噪声方差；

步骤36，判断第一噪声方差和第二噪声方差的大小，如果第一噪声方差小于第二噪声方差，则发送长度为P的信息位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第一噪声方差，c=c；否则发送长度为P的校验位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第二噪声方差，c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率；

步骤37，查询所述噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

步骤38，码率控制器判断所述噪声方差3是否于小所述噪声门限，如果小于，则译码成功，输出WZ’帧；否则，返回步骤34，直到译码成功。

所述步骤32包括：

步骤321，对选定的信道编码进行规则码或非规则码的外信息转移图曲线计算，获得各个码率下的变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息、输入互信息；

步骤322，对所述曲线进行转换，使所述变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息和输入互信息曲线能在一幅图中比较；

步骤323，跟踪变量节点译码器和校验节点译码器的曲线，获取各个码率下的噪声门限。

所述步骤34中第一噪声方差σ′²的计算公式为：

${\mathrm{\σ}}^{\′2}={\mathrm{\σ}}_n^2-\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_1^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_2^2$

其中

为当前噪声方差，为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，

经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值。

${\mathrm{\Δ\σ}}_2^2={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_p,{\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2)\×N)={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-p_e,$

${\mathrm{\Δ\σ}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2].$

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度，q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列，

所述步骤35中第二噪声方差σ″²的计算公式为：

σ″²=p_e

其中定义p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，初始c=1，c是发送校验序列的次数，P为发送序列的固定长度。

本发明还提供了一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码系统包括：

划分模块，用于在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

K’帧重建模块，采用帧内解码方式重建K帧输出K’帧；

WZ’帧重建模块，用于对WZ帧进行离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据发送选定的序列到解码端，然后所述解码端根据所述K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。

所述WZ帧重建模块包括：

储存模块，用于将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

噪声门限计算模块，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；

初始噪声方差模块，利用相关性估计器计算K帧生成的边信息与所述WZ帧序列之间的相关性，得到初始噪声方差；

信息位更新噪声方差模块，用于从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列，利用此信息位更新边信息，从而更新所述的初始噪声方差，得到第一噪声方差；

校验位更新噪声方差模块，用于从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列，计算此时的码率，更新所述的初始噪声方差，得到此时码率下的第二噪声方差；

噪声方差判断模块，判断第一噪声方差和第二噪声方差的大小，如果第一噪声方差小于第二噪声方差，则发送长度为P的信息位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第一噪声方差，c=c；否则发送长度为P的校验位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第二噪声方差，c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率；

查询模块，用于查询所述噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

译码判断模块，利用码率控制器判断所述噪声方差是否于小所述噪声门限，如果小于，则译码成功，输出WZ’帧；否则，返回更新噪声方差模块，直到译码成功。

所述噪声门限计算模块包括：

曲线计算模块，用于进行规则码或非规则码的外信息转移图曲线计算，获得各个码率下的变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息、输入互信息；

转换模块，用于对所述曲线进行转换，使所述变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息和输入互信息曲线能在一幅图中比较；

跟踪模块，用于跟踪变量节点译码器和校验节点译码器的曲线，获取各个码率下的噪声门限。

所述信息位更新噪声方差模块中第一噪声方差σ′²的计算公式为：

${\mathrm{\σ}}^{\′2}={\mathrm{\σ}}_n^2-\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_1^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_2^2$

其中

为当前噪声方差，

为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，

经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值。

${\mathrm{\Δ\σ}}_2^2={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_p,{\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2)\×N)={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-p_e,$

${\mathrm{\Δ\σ}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2].$

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度，q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列。

所述校验位更新噪声方差模块中第二噪声方差σ″²的计算公式为：σ″²=p_e，

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。本发明的有益效果在于：本发明设计合理，在采用EXIT图计算信道编码的在不同码率下的噪声门限，并且将噪声门限结果存储在查找表内，EXIT图具有计算复杂度低，直观易于理解，采用查找表的优点在于可以不增加编码端的复杂度，联合信息位和校验位来更新边信息的质量，通过分析两种传输方式对噪声方差的更新程度与噪声方差的差异，可以不需要解码端的反馈信息即可获得译码是否成功的信息，进而确定发送的合适码字以及码率，提高边信息的质量，进而提高重建WZ帧的性能，该方法简化了分布式视频编码方案，同时在保持视频重建质量的条件下可以更有效地提高了分布式视频编码的编码效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明提出的无反馈分布式视频编码码率优化示意图；

图2为码率优化流程示意图；

图3为实施例测试foreman序列的率失真RD性能；

图4为本发明的无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法流程图；

图5为本发明的无反馈的优化码率的分布式视频编解码系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明详细说明。

如图1所示，图1为本发明提出的无反馈分布式视频编码示意图。

将视频序列划分为关键帧K帧和WZ帧，其中K帧采用传统的帧内编码方式，编码方式不局限于H.264,MPEG-4等传统编码方式，而WZ帧经过DCT变换，量化，信道编码后，将信息位数据缓存在第一缓冲器中，将校验位缓存在第二缓冲器中，然后码率优化器根据在当前的噪声方差下两种不同传输方案对噪声方差的影响，来发送合适的码字到解码端，解码端根据K帧生成的边信息与发送的码字联合进行解码，更新边信息，最后重建获取WZ帧。

如图4所示，图4为本发明的无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法流程图。本发明的无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法，包括：

步骤1，在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

步骤2，所述K帧采用帧内编解码方式重建输出K’帧；

步骤3，所述WZ帧经过离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据判断发送选定的序列到解码端，所述解码端根据所述K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。

所述码率优化器根据当前的噪声方差确定合适的码字发送到解码端，如图2所示，详细步骤如下：

步骤31，将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

步骤32，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；

步骤33，利用相关性估计器用于估计边信息Y={y₁,y₂,…,y_N}与WZ帧序列X={x₁,x₂,…,x_N}之间的相关性。即初始的噪声方差

${\mathrm{\σ}}_0^2=\frac{1}{N}[{(x_1\⊕y_1)}^2+{(x_2\⊕y_2)}^2+...+{(x_N\⊕y_N)}^2]$

步骤34，从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列q={q₁,q₂,…,q_P}，计算当发送信息位P时，信息位可以直接用于更新边信息，则提高了边信息与WZ帧的相关性，则噪声方差会减小，此时噪声方差的减小量为

${\mathrm{\Δ\σ}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2]$

其中q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列。

进一步，更新后的边信息与校验信息进行信道译码，定义

其中，p_e为信道编码的误码率，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度。初始c=1，P为发送序列的固定长度。函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得。

${\mathrm{\Δ\σ}}_2^2={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_p,{\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2)\×N)={\mathrm{\σ}}_n^2-{\mathrm{\Δ\σ}}_1^2-p_e$

则更新后的当前噪声方差，即第一噪声方差为

其中

为当前噪声方差，为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，

经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值

步骤35，从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列Z^P，计算当发送固定长度为P的校验位序列时当前的第二噪声方差σ″²

定义

其中，p_e为RC-LDPC的误码率。函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得。其中其中n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度。c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。

则更新后的噪声方差为σ″²=p_e

步骤36，判断σ′²与σ″²的大小，如果σ′²<σ″²，则发送长度为P的信息位序列q={q₁,q₂,…,q_P}到解码端，获得边信息更新结果Y₍₀₎，同时第三噪声方差

c=c，否则，则发送长度为P的校验位序列Z^P到解码端，获得边信息更新结果Y₍₁₎，同时第三噪声方差

c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率。

步骤37，查询噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

步骤38，判断第三噪声方差

是否小于当前码率r_p下的

如果

则说明译码会成功，获得最终的边信息为Y₍₂₎，输出为WZ帧的解码结果

且

否则，返回到步骤34，继续发送合适的码字到解码端，直到

所述的EXIT图计算器用于计算信道编码在不同码率下的噪声门限，本发明以RC-LDPC码为例进行说明，主要计算步骤如下：

步骤一：计算LDPC码在当前噪声方差和RC-LDPC码率下的

和

其中：

为VND（Variable Node Decoder：变量节点译码器）的输出互信息，

为VND的输入互信息，为CND（Check Node Decoder：校验节点译码器）的输出互信息，

为CND的输入互信息。

对于RC-LDPC码，分为规则码和非规则码的EXIT曲线计算。

A规则码的计算

（1）规则码VND曲线计算

度数为d_v的变量节点存在d_v+1个信息更新，则该变量节点收到的L值为：

$L_{i,\mathrm{out}}=L_{\mathrm{ch}}+\underset{j\&NotEqual;i}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{j,\mathrm{in}}$

其中L_j，in表示来自第j个校验节点的更新信息，j=1,2,…,d_v

L_ch表示来自信道的信息

L_i，out表示第i个变量节点的输出信息

当变量节点被穿孔后，则来自于信道的信息L_ch=0，于是，穿孔的变量节点收到的L值为：

$L_{i,\mathrm{out}}=\underset{j\&NotEqual;i}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{j,\mathrm{in}}$

则穿孔的变量节点的EXIT函数为：

$I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right)$

其中： $J\left({\mathrm{\&sigma;}}_n\right)=1-\underset{-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\&Integral;}}\frac{e^{-(\mathrm{\&xi;}-{\mathrm{\&sigma;}}_n^2/2)/{2\mathrm{\&sigma;}}_n^2}}{\sqrt{{2\mathrm{\&pi;\&sigma;}}_n^2}}\&CenterDot;{\log }_2[1+e^{-\mathrm{\&xi;}}]\mathrm{d\&zeta;},$ J^-1(·)为J(·)的反函数。未穿孔的不变，仍为

$I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right)$

其中：为当前的噪声方差。

则变量节点输出信息的均值为

$I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)+\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)$

$=\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right)+\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right)$

其中：

r_p为信道编码的码率。

（2）规则码CND曲线计算

$I_{\mathrm{CND}}^A(I_{\mathrm{CND}}^E,d_c,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-J\left(\frac{J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^E)}{\sqrt{d_c-1}}\right)$

其中d_c为规则RC-LDPC码校验节点度数。

B非规则码的计算

（1）非规则码VND曲线计算

对于非规则RC-LDPC码，码字码率为r，

那么需要获得的码率为r_p，要想增大码率，则应该改变度分布，假定改变后的度分布为(λ(x),ρ(x))，其中

为穿孔后的变量节点度分布，

为校验节点的度分布，其中λ′_j表示与度为j的变量节点相连的边占总边数的比率，ρ_i表示与度为i的校验节点相连的边占总边数的比率,d_v为变量节点的最大度数，d_c为校验节点的最大度数，x为多项式常量。定义穿孔分布为

则经过穿孔后码率变为r_p=r/(1-p)，其中，

记为穿孔比率，其中λ′_j=δ_jλ_j。

则穿孔的变量节点的EXIT函数为：

$I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{\&delta;}}_i\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right\}$

其中： $J\left({\mathrm{\&sigma;}}_n\right)=1-\underset{-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\&Integral;}}\frac{e^{-(\mathrm{\&xi;}-{\mathrm{\&sigma;}}_n^2/2)/{2\mathrm{\&sigma;}}_n^2}}{\sqrt{{2\mathrm{\&pi;\&sigma;}}_n^2}}\&CenterDot;{\log }_2[1+e^{-\mathrm{\&xi;}}]\mathrm{d\&zeta;},$ J^-1(·)为J(·)的反函数。

未穿孔的不变，仍为

$I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i(1-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right\}$

其中：

为当前的噪声方差。

则变量节点输出信息的均值为

$I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)+I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)$

$=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{\&delta;}}_i\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right\}+{\mathrm{\&lambda;}}_i(1-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right\}$

（2）非规则码CND的EXIT曲线计算

$I_{\mathrm{CND}}^E(I_{\mathrm{CND}}^A,\mathrm{\&rho;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-\underset{j=1}{\overset{d_c}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_j\&CenterDot;J[\sqrt{j-1}\&CenterDot;J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^A)]$

为了将VND与CND曲线能够在一副图中进行比较，则上式转换为：

$I_{\mathrm{CND}}^A(I_{\mathrm{CND}}^E,\mathrm{\&rho;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-J\left(\frac{J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^E)}{\underset{j=1}{\overset{d_c}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_j\&CenterDot;\sqrt{j-1}}\right)$

步骤二：跟踪曲线

和

获取当前码率r_p下的噪声码门限

利用EXIT模块计算和

然后跟踪曲线和

根据

和

曲线的关系,获得RC-LDPC码在当前码率r_p下的噪声门限

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{th}}^2=\inf \left\{{\mathrm{\&sigma;}}_n^2\right|I_{\mathrm{VND}}^E>I_{\mathrm{VND}}^A\}$

下面使用一个实例对本发明中提出的分布式码率优化算法进行仿真验证。

本实施例在分布式视频编码中采用非规则RC-LDPC码，母码码长为8100，码率为0.5，度分布为：λ(x)=0.5x+0.3x²+0.2x⁷和ρ(x)=x⁶，测试的视频序列为foreman，格式为QCIF，帧率为15fps，关键帧K帧所采用的帧内编码方式为H.264/AVC，当GOP=2时，图3即为本发明提出的方法Proposed WZ与欧洲科研机构WZ帧编码方法Discover、H.264I帧编码方法H.264Intra以及常规WZ帧编码方法Baseline WZ的峰值信噪比PSNR和码率r_p对比结果，可以发现，本发明提出的算法能够在保持重建质量的条件下，提高编码效率，极大地降低编码码率。

图5为本发明的无反馈的优化码率的分布式视频编解码系统示意图.如图5所示，一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，包括：

划分模块100，用于在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

K’帧重建模块200，采用帧内解码方式重建K帧输出K’帧；

WZ’帧重建模块300，用于对WZ帧进行离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据发送选定的序列到解码端，然后所述解码端根据所述K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。

所述WZ帧重建模块包括：

储存模块，用于将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

噪声门限计算模块，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；所述噪声门限查找表存储RC-LDPC码在各种码率r_p下的噪声门限

采用查找表方法可以大大降低编码端的复杂度，保证系统的实时应用。

初始噪声方差模块，利用相关性估计器计算K帧生成的边信息Y={y₁,y₂,…,y_N}与所述WZ帧序列X={x₁,x₂,…,x_N}之间的相关性，得到初始噪声方差

${\mathrm{\&sigma;}}_0^2=\frac{1}{N}[{(x_1\&CirclePlus;y_1)}^2+{(x_2\&CirclePlus;y_2)}^2+...+{(x_N\&CirclePlus;y_N)}^2]$

信息位更新噪声方差模块，用于从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列，利用此信息位更新边信息，从而更新所述的初始噪声方差，得到第一噪声方差；

校验位更新噪声方差模块，用于从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列，计算此时的码率，更新所述的初始噪声方差，得到此时码率下的第二噪声方差；

噪声方差判断模块，判断第一噪声方差和第二噪声方差的大小，如果第一噪声方差小于第二噪声方差，则发送长度为P的信息位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第一噪声方差，c=c；否则发送长度为P的校验位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第二噪声方差，c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率；

查询模块，用于查询所述噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

译码判断模块，利用码率控制器判断所述噪声方差是否于小所述噪声门限，如果小于，则译码成功，输出WZ’帧；否则，返回更新噪声方差模块，直到译码成功。

所述噪声门限计算模块包括：

曲线计算模块，用于进行规则码或非规则码的外信息转移图曲线计算，获得各个码率下的变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息、输入互信息；

转换模块，用于对所述曲线进行转换，使所述变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息和输入互信息曲线能在一幅图中比较；

跟踪模块，用于跟踪变量节点译码器和校验节点译码器的曲线，获取各个码率下的噪声门限。

所述信息位更新噪声方差模块中第一噪声方差σ′²的计算公式为：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;2}={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_1^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2$

其中

为当前噪声方差，

为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值。

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_c,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2)\&times;N)={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-p_e,$

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2].$

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度。c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列。

所述校验位更新噪声方差模块中第二噪声方差σ″²的计算公式为：σ″²=p_e，

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度。c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。

所述的EXIT图计算器用于计算信道编码在不同码率下的噪声门限，本发明以RC-LDPC码为例进行说明，主要计算步骤如下：

步骤一：计算LDPC码在当前噪声方差和RC-LDPC码率下的

和

其中：

为VND（Variable Node Decoder：变量节点译码器）的输出互信息，

为VND的输入互信息，

为CND（Check Node Decoder：校验节点译码器）的输出互信息，为CND的输入互信息。

对于RC-LDPC码，分为规则码和非规则码的EXIT曲线计算。

A规则码的计算

（1）规则码VND曲线计算

度数为d_v的变量节点存在d_v+1个信息更新，则该变量节点收到的L值为：

$L_{i,\mathrm{out}}=L_{\mathrm{ch}}+\underset{j\&NotEqual;i}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{j,\mathrm{in}}$

其中L_j，in表示来自第j个校验节点的更新信息，j=1,2,…,d_v

L_ch表示来自信道的信息

L_i，out表示第i个变量节点的输出信息

当变量节点被穿孔后，则来自于信道的信息L_ch=0，于是，穿孔的变量节点收到的L值为：

$L_{i,\mathrm{out}}=\underset{j\&NotEqual;i}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{j,\mathrm{in}}$

则穿孔的变量节点的EXIT函数为：

$I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right)$

其中： $J\left({\mathrm{\&sigma;}}_n\right)=1-\underset{-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\&Integral;}}\frac{e^{-(\mathrm{\&xi;}-{\mathrm{\&sigma;}}_n^2/2)/{2\mathrm{\&sigma;}}_n^2}}{\sqrt{{2\mathrm{\&pi;\&sigma;}}_n^2}}\&CenterDot;{\log }_2[1+e^{-\mathrm{\&xi;}}]\mathrm{d\&zeta;},$ J^-1(·)为J(·)的反函数。

未穿孔的不变，仍为

$I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right)$

其中：

为当前的噪声方差。

则变量节点输出信息的均值为

$I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)+\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,d_v,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)$

$=\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right)+\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;J\left(\sqrt{(d_v-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right)$

其中：

r_p为信道编码的码率。

（2）规则码CND曲线计算

$I_{\mathrm{CND}}^A(I_{\mathrm{CND}}^E,d_c,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-J\left(\frac{J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^E)}{\sqrt{d_c-1}}\right)$

其中d_c为规则RC-LDPC码校验节点度数。

B非规则码的计算

（1）非规则码VND曲线计算

对于非规则RC-LDPC码，码字码率为r，

那么需要获得的码率为r_p，要想增大码率，则应该改变度分布，假定改变后的度分布为(λ′(x),ρ(x))，其中为穿孔后的变量节点度分布，

为校验节点的度分布，其中λ′_j表示与度为j的变量节点相连的边占总边数的比率，ρ_i表示与度为i的校验节点相连的边占总边数的比率,d_v为变量节点的最大度数，d_c为校验节点的最大度数，x为多项式常量。定义穿孔分布为则经过穿孔后码率变为r_p=r/(1-p)，其中，记为穿孔比率，其中λ′_j=δ_jλ_j。

则穿孔的变量节点的EXIT函数为：

$I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{\&delta;}}_i\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right\}$

其中： $J\left({\mathrm{\&sigma;}}_n\right)=1-\underset{-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\&Integral;}}\frac{e^{-(\mathrm{\&xi;}-{\mathrm{\&sigma;}}_n^2/2)/{2\mathrm{\&sigma;}}_n^2}}{\sqrt{{2\mathrm{\&pi;\&sigma;}}_n^2}}\&CenterDot;{\log }_2[1+e^{-\mathrm{\&xi;}}]\mathrm{d\&zeta;},$ J^-1(·)为J(·)的反函数。

未穿孔的不变，仍为

$I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i(1-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right\}$

其中：为当前的噪声方差。

则变量节点输出信息的均值为

$I_{\mathrm{VND}}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=I_{\mathrm{VND},p}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)+I_{\mathrm{VND},c}^E(I_{\mathrm{VND}}^A,\mathrm{\&lambda;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)$

$=\underset{i=1}{\overset{d_v}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{\&delta;}}_i\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2}\right\}+{\mathrm{\&lambda;}}_i(1-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&CenterDot;J\left\{\sqrt{(i-1){\left[J^{-1}\left(I_{\mathrm{VND}}^A\right)\right]}^2+{\mathrm{\&sigma;}}_n^2}\right\}$

（2）非规则码CND的EXIT曲线计算

$I_{\mathrm{CND}}^E(I_{\mathrm{CND}}^A,\mathrm{\&rho;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-\underset{j=1}{\overset{d_c}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_j\&CenterDot;J[\sqrt{j-1}\&CenterDot;J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^A)]$

为了将VND与CND曲线能够在一副图中进行比较，则上式转换为：

$I_{\mathrm{CND}}^A(I_{\mathrm{CND}}^E,\mathrm{\&rho;},{\mathrm{\&sigma;}}_n^2,r_p)=1-J\left(\frac{J^{-1}(1-I_{\mathrm{CND}}^E)}{\underset{j=1}{\overset{d_c}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_j\&CenterDot;\sqrt{j-1}}\right)$

步骤二：跟踪曲线

和

获取当前码率r_p下的噪声码门限

利用EXIT模块计算和

然后跟踪曲线

和

根据

和

曲线的关系,获得RC-LDPC码在当前码率r_p下的噪声门限

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{th}}^2=\inf \left\{{\mathrm{\&sigma;}}_n^2\right|I_{\mathrm{VND}}^E>I_{\mathrm{VND}}^A\}$

下面使用一个实例对本发明中提出的分布式码率优化算法进行仿真验证。

本实施例在分布式视频编码中采用非规则RC-LDPC码，母码码长为8100，码率为0.5，度分布为：λ(x)=0.5x+0.3x²+0.2x⁷和ρ(x)=x⁶，测试的视频序列为foreman，格式为QCIF，帧率为15fps，关键帧K帧所采用的帧内编码方式为H.264/AVC，当GOP=2时，图3即为本发明提出的方法Proposed WZ与欧洲科研机构WZ帧编码方法Discover、H.264I帧编码方法H.264Intra以及常规WZ帧编码方法Baseline WZ的峰值信噪比PSNR和码率r_p对比结果，可以发现，本发明提出的算法能够在保持重建质量的条件下，提高编码效率，极大地降低编码码率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码方法，其特征在于,包括：

步骤1，在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

步骤2，所述K帧采用帧内编解码方式重建输出K’帧；

步骤3，所述WZ帧经过离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据判断发送选定的序列到解码端，所述解码端根据所述K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后重建WZ帧输出WZ’帧。

2.如权利要求1所述的分布式视频编码解码方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤31，将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

步骤32，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；

步骤33，利用相关性估计器计算K帧生成的边信息与所述WZ帧序列之间的相关性，得到初始噪声方差；

步骤34，从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列，利用此信息位更新边信息，从而更新所述的初始噪声方差，得到第一噪声方差；

步骤35，从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列，计算此时的码率，更新所述的初始噪声方差，得到此时码率下的第二噪声方差；

步骤36，判断第一噪声方差和第二噪声方差的大小，如果第一噪声方差小于第二噪声方差，则发送长度为P的信息位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第一噪声方差，c=c；否则发送长度为P的校验位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第二噪声方差，c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率；

步骤37，查询所述噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

步骤38，码率控制器判断所述噪声方差3是否于小所述噪声门限，如果小于，则译码成功，输出WZ’帧；否则，返回步骤34，直到译码成功。

3.如权利要求2所述的分布式视频编解码方法，其特征在于，所述步骤32包括：

步骤321，对选定的信道编码进行规则码或非规则码的外信息转移图曲线计算，获得各个码率下的变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息、输入互信息；

步骤322，对所述曲线进行转换，使所述变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息和输入互信息曲线能在一幅图中比较；

步骤323，跟踪变量节点译码器和校验节点译码器的曲线，获取各个码率下的噪声门限。

4.如权利要求2所述的分布式视频编解码方法，其特征在于，所述步骤34中第一噪声方差σ′²的计算公式为：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;2}={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_1^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2$

其中

为当前噪声方差，

为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，

经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值。

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_p,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2)\&times;N)={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-p_e,$

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2].$

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有其闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度，q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列。

5.如权利要求2所述的分布式视频编解码方法，其特征在于，所述步骤35中第二噪声方差σ″²的计算公式为：

σ″²=p_e

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数当目前没有其闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。

6.一种无反馈的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，包括：

划分模块，用于在编码端将视频序列划分为关键帧K帧和关键帧WZ帧；

K’帧重建模块，采用帧内解码方式重建K帧输出K’帧；

WZ’帧重建模块，用于对WZ帧进行离散余弦变换、量化、信道编码后生成信息位数据和校验位数据，码率优化器根据所述信息位数据和校验位数据发送选定的序列到解码端，然后所述解码端根据所述K帧生成的边信息与所述WZ帧发送的序列联合进行解码，最后WZ帧输出WZ’帧。

7.如权利要求6所述的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，所述WZ帧重建模块包括：

储存模块，用于将所述信息位数据缓存在第一缓冲器中，所述校验位数据缓存在第二缓冲器中；

噪声门限计算模块，利用外信息转移图计算在各个码率下的噪声门限并存储在噪声门限查找表内；

初始噪声方差模块，利用相关性估计器计算K帧生成的边信息与所述WZ帧序列之间的相关性，得到初始噪声方差；

信息位更新噪声方差模块，用于从第一缓存器里提取一个长度为P的信息位序列，利用此信息位更新边信息，从而更新所述的初始噪声方差，得到第一噪声方差；

校验位更新噪声方差模块，用于从第二缓存器里提取一个长度为P的校验位序列，计算此时的码率，更新所述的初始噪声方差，得到此时码率下的第二噪声方差；

噪声方差判断模块，判断第一噪声方差和第二噪声方差的大小，如果第一噪声方差小于第二噪声方差，则发送长度为P的信息位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第一噪声方差，c=c；否则发送长度为P的校验位序列到解码端，且此时的第三噪声方差为第二噪声方差，c=c+1，其中c是发送校验序列的次数，初始c=1，以计算码率；

查询模块，用于查询所述噪声门限查找表，获取所述此时码率下的噪声门限；

译码判断模块，利用码率控制器判断所述噪声方差是否于小所述噪声门限，如果小于，则译码成功，输出WZ’帧；否则，返回更新噪声方差模块，直到译码成功。

8.如权利要求7所述的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，所述噪声门限计算模块包括：

曲线计算模块，用于进行规则码或非规则码的外信息转移图曲线计算，获得各个码率下的变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息、输入互信息；

转换模块，用于对所述曲线进行转换，使所述变量节点译码器和校验节点译码器的输出互信息和输入互信息曲线能在一幅图中比较；

跟踪模块，用于跟踪变量节点译码器和校验节点译码器的曲线，获取各个码率下的噪声门限。

9.如权利要求7所述的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，所述信息位更新噪声方差模块中第一噪声方差σ′²的计算公式为：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;2}={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_1^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2$

其中

为当前噪声方差，

为发送信息位序列对边信息直接更新产生的噪声方差降低值，

经过信道译码后对边信息更新产生的噪声方差降低值。

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_2^2={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-\frac{1}{N}(f(r_p,{\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2)\&times;N)={\mathrm{\&sigma;}}_n^2-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2-p_e,$

${\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_1^2=\frac{1}{N}[{(q_1-y_1)}^2+{(q_2-y_2)}^2+...+{(q_P-y_P)}^2].$

其中定义p_e为信道编码的误码率，函数

当目前没有其闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度，q={q₁,q₂,…,q_P}为发送的信息位序列。

10.如权利要求7所述的优化码率的分布式视频编解码系统，其特征在于，所述校验位更新噪声方差模块中第二噪声方差σ″²的计算公式为：

σ″²=p_e

其中定义

p_e为信道编码的误码率，函数当目前没有其闭式表达式时可采用蒙特卡罗方法获得，r_p为当前信道编码码率且

n为信道编码码长，N为WZ帧分组编码的长度，c是发送校验序列的次数，初始c=1，P为发送序列的固定长度。

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