CN1301013C - 传输用可变长码编码的图像或视频数据的方法及发射机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传输具有预定类型的数据的方法，该数据优选是图像或视频数据，所述数据采用可变长码进行编码，所述被编码的数据是属于预定码字集合的码字序列。根据本发明的方法包括以下步骤：检查可能的VLC码字序列是否满足与该数据类型的固有性质相关的预定限制；确定编码包含在所述预定码字集合中的所有有效码字所需的比特数L；采用为有效VLC码字序列之间提供最大间距的编码方法，把每一有效码字序列和一个L比特字之间相关联；以及发送表示所述被编码数据的L比特字的流。

Description

传输用可变长码编码的图像或视频数据 的方法及发射机
技术领域
本发明涉及一种传输图像或视频数据的方法，特别是基于无线链路这样的不可靠传输媒介传输图像或视频数据的方法。
背景技术
通常的图像和视频压缩标准分别包括空间压缩以及空间和时间压缩。时间压缩就是仅对第一帧图像或预定时间间隔的一帧图像进行完全编码，对后续图像，只对它们与被完全编码图像的差别进行编码。空间压缩通常是首先对图像应用变换压缩技术，例如离散余弦变换或小波变换(wavelets)，然后使用熵压缩技术，例如霍夫曼(Huffumann)编码、RVLC或U-VLC算法编码，其都属于可变长编码类型。本发明以熵压缩的步骤为框架。
可变长码(Variable Length Code)包括多个码字(codewords)，其经传输信道发送给接收机。在接收机侧，码字的字典(dictionary)是已知的，译码器分离出比特流中的码字并恢复为原始传输的数据。该通常的译码方法的缺点是，传输错误会在空间上传播，直到译码器检测到没有任何的码字与接收的序列匹配，并且直到找到下一个同步序列。
事实上，可变长码的译码方法需要可靠的传输信道来达到高效率。在移动通信网络中，由不可靠传输媒介引起的比特错误会导致对码字进行译码时失去同步。此外，因实时性的限制，不能采用纠错机制(例如：无线链路协议)保护所传输的数据，这样会导致反复产生错误数据帧。
本领域已知的用于可变长码的译码方法是基于码字字典中对接收的序列的映射。这些方法在以下文章中有所描述：
-On Variable Length Codes for Iterative Source-ChannelDecoding，R.Bauer，J.Hagenauer，IEEE数据压缩会议论文集，2001，第273-282页。
-Iterative Source-Channel Decoding based on a Trellisrepresentation for Variable Length Codes，R.Bauer，J.Hagenauer，ISIT2000，六月25-30日，意大利索伦托。
这些方法利用了码字内比特间的关联。然而，该关联并没强大到足以在接收机中有效地对错误进行恢复。并且，即使对每一个码字的译码单独看起来正确，被译码序列也可能会产生无意义的码字序列。
本发明的特定目的是，提供一种方法，用于提高在具有不可靠传输媒介的通信网络中传输的图像或视频数据的质量。
本发明的另一目的是，提供实现该方法的发射机。
发明内容
这些目的和下边出现的其他目的，通过一种依照权利要求1的数据传输方法和依照权利要求5的相应发射机来实现。所述数据有预定类型，优选地是图像或视频数据，并利用可变长码进行编码。
依据本发明，用于传输采用可变长码进行编码的图像或视频数据的方法包括：搜索至少符合预定限制的可能VLC码字序列的步骤，该序列形成此处称为有效VLC码字序列的集合，所述预定限制与数据的固有性质相关，以及用L比特字(L-bit words)对有效VLC序列进行编码的步骤，L为对所有有效VLC序列进行编码所需要的比特数，依据为有效VLC码字序列之间提供最大间距的编码方法来选择所述L比特字。
根据本发明的一个方面，提供一种用于传输采用可变长码进行编码的具有预定数据类型的数据的方法，该数据是图像或视频数据，所述被编码的数据是属于预定码字集合的可变长码码字序列，所述方法包括以下步骤：检查可变长码码字序列是否符合至少一个与数据类型的固有性质相关的预定限制，符合上述预定限制的序列称为有效可变长码码字序列；确定区分所有有效可变长码码字序列所需要的比特数L；采用为有效可变长码码字序列之间提供最大间距的编码方法，把每一有效可变长码码字序列和一个L比特字相关联；发送表示所述被编码数据的L比特字的流。
根据本发明的另一个方面，提供一种对具有预定数据类型的数据采用可变长码进行编码的发射机，所述数据是图像或视频数据，所述被编码的数据是属于预定码字集合的可变长码码字序列，所述发射机的特征在于，其包括：用来检查可变长码码字序列是否符合至少一个与数据的固有性质相关的预定限制的装置(311)，符合上述预定限制的序列属于称为有效可变长码码字序列的集合；用来把每一有效可变长码码字序列和L比特字之间相关联的装置(312)，L是区分所有有效可变长码码字序列所需要的比特数，所述的L比特字依据为有效可变长码码字序列之间提供最大间距的编码方法来选择；以及用来发送表示所述被编码数据的L比特字的流的装置(313)。
本发明的优选实施方式中，图像或视频数据的固有性质用来检查VLC码字序列的正确性。
依据本发明的方法表现出的优势在于，同等质量下，提供更大压缩比的图像或视频数据。这样，传输同等信息量需要更小的带宽。
依据本发明的方法表现出的优势在于，由较高的压缩比导致的吞吐量减小可由需要较多开销的错误保护机制来补偿，因此可以采用更有效的信道错误保护机制。这会全面提高图像或视频数据的质量。
本发明更多的优势在从属权利要求中限定。
附图说明
本发明的其他特征和优势，将参照附图，通过阅读下边对非限制性的优选实施方式的描述体现出来，其中：
图1示出依据本发明的方法的图解；
图2为依据本发明的发射机。
具体实施方式
图1示出依据本发明的方法的图解。
如本领域所知，待传输的图像或视频数据需要进行信源编码，这种编码使用可变长码(例如：H261，H263，H26L，H264，JPEG，MPEG等，或在本说明书现有技术章节中引用的可变长码)。编码的输出是码字序列。本发明不针对于不同码字的获取方式，本领域的技术人员清楚，可以使用任何现有技术的方法达到这个目的。
由于数据(即图像或视频数据)类型的固有性质，并非所有包含某一数量码字的码字序列都是有效码字序列。事实上，对于n比特的图像或视频数据序列，为了考虑长度，仅能构造Mpossible个VLC码字序列。然而，由于图像或视频数据的特征，在这Mpossible个序列中有些是不现实的。因此，只有Mvalid＜Mpossible个码字序列可能是正确编码和正确传输的结果。
依据本发明方法的第一步骤11，确定与数据类型(图像或视频)有关的限制一致的所有有效码字序列(Mvalid)。
由数据块26编码生成的每一码字用三元组(run，level，last)表示，如H263标准表述的，或者用二元组(run，level)和块尾标识符表示，如H.26L标准表述的。可使用其他现有技术的编码机制(例如：MPEG，JPEG，H261，H264……)而不脱离本发明的范围。参数run与每个码字相关联。
依据本发明，代表数据块的码字序列应符合以下性质：
其中参数“run”如同在“run-length”压缩方法中定义的，与每一个码字相关联。参数N是数据块内被编码的像素个数。
事实上，上文所提及的总和如果大于每个数据块的像素个数N，则该码字序列是错误的码字序列。
数据类型的固有性质可以单独使用，如果VLC码字序列不满足该性质，则它被排除在有效码字序列集合之外。
本发明的进一步实施方式中，依据H263标准，三元组(run，level，last)中的last字段和依据H.26L标准的块尾标识符，分别用来限定数据类型的固有性质。事实上，如果相应的码字是数据块最后的码字，则字段“last”或“块尾”只能被置为1。在所有其他情况下(即被编码的码字不是数据块最后码字的情况)，字段last或“块尾”必须是0。
数据类型的固有性质可以单独使用，如果一个VLC码字序列不满足该性质，则它被排除在有效码字序列集合之外。
依据本发明的方法包含下一步骤12，确定比特数L，它在区分步骤11中得到的所有有效数据序列时是必需的。L是整数，该整数正好大于或等于对在步骤11中得到的有效码字序列个数Mvalid取Log2。例如，如果得到16个有效码字序列，则L＝4比特。
下一步13，采用为有效VLC被编码的码字序列之间提供最大间距的编码方法，把每一有效码字序列和L比特字之间相关联；
下一步14，发送表示码字序列的L比特字的序列，代替码字序列本身。
针对每个视频压缩标准，步骤11、12和13仅执行一次。优选地，在步骤13结束时得到转换表，并存储在发射机中。表示步骤14生成的码字序列的L比特字流通过简单查表得到。
优选地，依据本发明的方法在不同实施方式中，用于通过无线通信网络传输图像或视频数据，所述无线通信网络本身具有不可靠传输媒介。
优选地，依据本发明对图像或视频数据进行编码的方法得到的比特速率的增加被用于在不可靠无线链路上选用更强大的纠错机制。
图2为依据本发明的发射机。
发射机包括编码器31。编码器31包括用来检查可能的VLC码字序列是否至少符合一个与数据类型的固有性质相关的预定限制的装置311、用来建立每一有效VLC序列和L比特字之间的联系的装置312以及用来发送表示所述被编码数据的L比特字的流的装置313。
在一个优选实施方式中，装置311检查可能的VLC码字序列是否满足以下性质：
本发明的另一个优选实施方式中，装置311检查可能的VLC码字序列是否满足以下性质：
last数据序列的最后码字≠1。
依据本发明的发射机可以是移动终端。另外，例如在下行链路传输的数据在基站子系统内编码的情况下，发射机也可以是基站子系统的一部分。

Claims (5)

1.一种用于传输采用可变长码进行编码的具有预定数据类型的数据的方法，该数据是图像或视频数据，所述被编码的数据是属于预定码字集合的可变长码码字序列，所述方法包括以下步骤：检查可变长码码字序列是否符合至少一个与数据类型的固有性质相关的预定限制，符合上述预定限制的序列称为有效可变长码码字序列；确定区分所有有效可变长码码字序列所需要的比特数L；采用为有效可变长码码字序列之间提供最大间距的编码方法，把每一有效可变长码码字序列和一个L比特字相关联；发送表示所述被编码数据的L比特字的流。
2.根据权利要求1的方法，其中，与数据类型的固有性质相关的预定限制包括检查部分被译码的可变长码码字序列所具有的比特长度是否小于或等于每个数据块的像素数，即N，即检查是否满足
Figure C2004100582960002C1
其中所述参数“run”与码字中被编码的像素数有关。
3.根据权利要求1的方法，其中，与数据类型的固有性质相关的预定限制包括检查如果可变长码码字序列所具有的比特长度小于每一数据块的像素数，则块尾的标识符是否为0，以及如果可变长码码字序列所具有的比特长度等于每一数据块的像素数，则块尾的标识符是否为1。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述被编码数据通过无线通信网络中的空中接口发送。
5.一种对具有预定数据类型的数据采用可变长码进行编码的发射机，所述数据是图像或视频数据，所述被编码的数据是属于预定码字集合的可变长码码字序列，所述发射机的特征在于，其包括：
用来检查可变长码码字序列是否符合至少一个与数据的固有性质相关的预定限制的装置(311)，符合上述预定限制的序列属于称为有效可变长码码字序列的集合；
用来把每一有效可变长码码字序列和L比特字之间相关联的装置(312)，L是区分所有有效可变长码码字序列所需要的比特数，所述的L比特字依据为有效可变长码码字序列之间提供最大间距的编码方法来选择；以及
用来发送表示所述被编码数据的L比特字的流的装置(313)。
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