CN103209325A

CN103209325A - 一种交叉容错熵编码方法

Info

Publication number: CN103209325A
Application number: CN2013100680138A
Authority: CN
Inventors: 方勇; 尹明亮; 陈亮; 段浩
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: CN103209325B

Abstract

本发明公开了一种交叉容错熵编码方法，包括以下步骤：1)对视频序列的一帧进行H.263标准的编码；2)对源编码器输出的一系列长度不等的数据块进行EREC编码；3)对EREC编码输出的N个长度为s的槽进行交叉处理，即将输出进行顺时针90度转置，变为s个长度为N的数据包；4)信道编码和传输及各个阶段的相应解码过程。本发明的方法可以进一步提高EREC的错误鲁棒性，并且通过实验证明在不同信道状态下IEREC得到平均2dB提高。

Description

一种交叉容错熵编码方法

技术领域

本发明涉及一种解决随机信道错误的方法，具体涉及一种交叉容错熵编码方法。

背景技术

目前已开发了许多编码标准，如H.26x和MEPG系列标准，它们都采用变长编码以实现高的编码效率。由于损失同步信号导致错误传播，使得利用变长编码的视频字节流在随机错误信道中传输时稳定性降低。已经有许多方法被提出用于提高视频字节流的错误鲁棒性，比如插入再同步标志，可反置变长编码(RVLC)，部分反向可解比特流(PBDBS)等。在这些方法中，EREC在保持视频字节流方面显示了更好的能力。

EREC帧结构由N个定长槽组成，EREC编码过程包括N步。第一步，将EREC输出的没一数据块对应一个槽。从每一数据块的首位开始，将尽可能多的位(一个比特)放入与之对应的槽中。接下来，有余位的数据块搜索有空位的槽。在第N步，块i尝试将数据装入槽(i+φ_n)modN中，其中φ_n是一个预先定义的偏移序列。如果所搜索到的槽中有空位位装入数据，则利用块i冲的剩余的位将槽装满。图1展示了一个简单的EREC操作过程，其中4个变长块的长度依次为3，8，6，7。数据位总长为24。则每一槽长为24/4＝6。φ_n为{0，3，2，1}.图1展示了每一部分操作过程。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种交叉容错熵编码方法来进一步提高EREC的错误鲁棒性。

其具体技术方案为：

一种交叉容错熵编码方法，包括以下步骤：1)对视频序列的一帧进行H.263标准的编码；2)对源编码器输出的一系列长度不等的数据块进行EREC编码；3)对EREC编码输出的N个长度为s的槽进行交叉处理，即将输出进行顺时针90度转置，变为s个长度为N的数据包；4)信道编码和传输及各个阶段的相应解码过程。

进一步优选，对源视频序列可以采用MEPG系列编解码器，信道编码选择LDPC编码或者Turbo码。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的方法可以进一步提高EREC的错误鲁棒性，并且通过实验证明在不同信道状态下IEREC得到平均2dB提高。

附图说明

图1是背景技术中EREC操作过程图；

图2是本发明交叉容错熵编码(IEREC)方法的流程图；

图3是对图1所的结果进行交叉的前后比较示意图；

图4是IEREC与EREC的主观比较示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明

在视频字节流中，每一视频帧所对应的数据块是一宏块。显然，位于第一列的位最重要。

图2是IEREC的流程图。其中，源数据编码解码器可以为H.26x编解码器或者MPEG-x编解码器。源数据编码器的输出为一系列宏块的字节流。这些宏块是送入EREC编码器，其中固定长度的块被转换成固定长度的槽。

A.交叉过程

经过EREC编码后，将进行槽交错过程。交错过程就是将N行S列的数据进行顺时针90度转动，变为S行N列的数据见图3。图3是对图1所的结果进行交叉。交叉前，有4槽，每一槽长度为6，交叉后，有6个长为4的槽。我们将交叉后的槽称为包。

B.信道编解码

进行交叉后，每一数据包被放入RCPC编码器中，其提供一种非平等错误保护机制。由于RCPC码是基于一个低利率的母代码，可以选择性地凿孔产生更高的速率与较小的纠错能力的编码。

所有这些包用一种母代码进行信道编码。由于第一个数据包最重要，所以采用低比特率进行编码，从包0开始依次将信道码率提高进行信道编码。

C.信道编码码率分配

码率分配的方法比较灵活，在本文中提出来一种比较简单的线性分组方法。令R_T为目标信道编码码率，R(s)为第s个包(0≤s≤S-1)。我们根据以下公式确定R(s)的值。

R(s)＝1/(α(2s-S+1)/2+1/R_T)

α为控制参数，α区间为[α_min，0]，而

α_{\min} = \max {\frac{2 (1 / R_{\min} - 1 / R_{T})}{1 - S}, \frac{2 (1 / R_{\max} - 1 / R_{T})}{S - 1}}

α的大小由信道环境，信道编码方法和字节流的内容所决定。当α＝0时，所有包使用相同的码率R_T，实际上就是基本的EREC编码。

仿真实验

A.仿真实验设置

仿真实验的基本配置如下。三种标准视频序列：“Foreman”，“Silent”，“News”。这些视频序列都是CIF格式，序列长度为300。采用H.263+编解码器对视频序列进行处理。在连续30帧后插入一个I帧。量化等级设定为8。由于源编码的参数已经预先设定，所以字节流中不包含帧头和GOD头，源编码器的输出是一系列不等长的宏块。EREC编码器将视频帧的396个宏块转换为EREC帧结构，随后EREC帧将被进行交叉处理。在此，令s_i为帧i的槽长度。交叉后，将会有396个包。

然后根据包的重要性，对其进行RCPC编码。RCPC采用A(4，1，4)卷积码，它产生的多项式如公式(2)所示。在删余阶段，P为8，则R＝P/(P+l)＝8/(8+l)，l＝1，2，4，6，...，24，R_min＝1/4R_max＝8/9。

\{\begin{matrix} g^{(0,0)} = 1 + D^{3} + D^{4} \\ g^{(0,1) = 1 + D + D^{2} + D^{4}} \\ g^{(0,2) = 1 + D^{2} + D^{3} + D^{4}} \\ g^{(0,3) = 1 + D + D^{3} + D^{4}} \end{matrix}

我们使用二进制对称信道(BSC)作为信道模型。对于不同的比特误差率(BER)，位错误是随机产生的。仿真实验在下列情况下进行，α被设定为α_min/3：

1：BER＝5E-2and R_T＝1/3(l＝16)；

2：BER＝1E-2and R_T＝2/5(l＝12)；

3：BER＝5E-3and R_T＝1/2(l＝8)；

B.在不同信道状态下IEREC的性能

表1是IEREC与EREC的客观对比分析。从表1中我们可以看出在不同的情况下IEREC得到平均2dB提高。

表1不同情况下IEREC与EREC的客观比较

图4是IEREC与EREC的主观比较。图4(a)利用EREC处理的第30帧图像，图4(b)是使用IEREC处理后的相应图像，可以看到有了显著的提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种交叉容错熵编码方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对视频序列的一帧进行H.263标准的编码；2)对源编码器输出的一系列长度不等的数据块进行EREC编码；3)对EREC编码输出的N个长度为s的槽进行交叉处理，即将输出进行顺时针90度转置，变为s个长度为N的数据包；4)信道编码和传输及各个阶段的相应解码过程。

2.根据权利要求1所述的交叉容错熵编码方法，其特征在于，对源视频序列可以采用MEPG系列编解码器，信道编码选择LDPC编码或者Turbo码。