分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，包括：在編碼端，包括如下步驟：步驟一：將視頻序列分為K幀和WZ幀；步驟二：對WZ塊進行分類，得到WZ塊的類信息，將WZ塊的類信息傳輸至不等差錯保護編碼器；步驟三：對WZ塊進行DCT變換，量化，提取比特面，編碼；在解碼端，包括如下步驟：步驟四：對K幀進行解碼生成邊信息，DCT變換、量化、比特面抽取，生成邊信息系數(shù)帶；進行相關(guān)噪聲模型參數(shù)估計，碼率估計；步驟五：進行聯(lián)合解碼；步驟六：WZ幀系數(shù)帶，得到WZ幀的解碼重構(gòu)圖像。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的率失真性能。
【專利說明】分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的視頻編碼技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們現(xiàn)代生活的需求，一種新的編碼技術(shù)一分布式視頻編碼隨之產(chǎn)生，分布式視頻編碼能將傳統(tǒng)編碼技術(shù)編碼端的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到解碼端，從而適用于手機，無線攝像頭等編碼端復(fù)雜度受限，但解碼端擁有大量資源的設(shè)備。
[0003]分布式視頻編碼是一種基于Slepian-Wolf無損信源編碼理論和Wyner-Ziv有損信源編碼理論的視頻壓縮方法。目前分布式視頻編碼有基于像素域和基于變換域兩種，基于變換域的分布式視頻編碼能夠利用空間統(tǒng)計相關(guān)性，得到更好的率失真性能，所以目前大部分的研究工作都是在基于變換域的分布式視頻編碼上進行的。基于變換域的分布式視頻編碼主要工作過程如下:在編碼端，對WZ幀進行4X4或者8X8的DCT變換，然后將變換系數(shù)進行量化，提取相同重要性的比特位組成比特面，接著將比特面按位高低順序送入Turbo編碼器進行編碼，每個比特面經(jīng)過編碼后會產(chǎn)生校驗比特，校驗比特一部分直接傳給解碼端，一部分存放在緩存區(qū)，等解碼器請求時再傳。在解碼端，利用運動估計內(nèi)插生成邊信息，將邊信息進行同樣的DCT變換，利用邊信息和對應(yīng)的比特面的校驗碼來解碼比特面，最后利用解碼完成的比特面和邊信息進行重構(gòu)。在分布式視頻編碼中，邊信息生成質(zhì)量的好壞對系統(tǒng)的率失真性能起著至關(guān)重要的作用，在已有的研究成果中對視頻圖像數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的信道編解碼方式，沒有結(jié)合視頻圖像數(shù)據(jù)的特性來選取相應(yīng)的信道編解碼方法，這樣容易導(dǎo)致圖像的信噪比下降或者系統(tǒng)的時延性和復(fù)雜度大大提高，不利于視頻數(shù)據(jù)的傳輸。
[0004]不等差錯保護技術(shù)是根據(jù)信息數(shù)據(jù)對信道的噪聲敏感程度不同，或者信息數(shù)據(jù)的重要性不同，將信息數(shù)據(jù)分成不同的類型，分別采用不同的編解碼方式進行傳輸，使得需要保護的信息數(shù)據(jù)得到充分保護，采用不等差錯保護方法，不僅能夠保證信息數(shù)據(jù)的解碼質(zhì)量，而且在一定程度上能夠減少系統(tǒng)的復(fù)雜度。目前不等差錯保護技術(shù)在很多方面得到廣泛應(yīng)用，如在移動通信中，不同的信息元對無線信道中的噪聲的敏感程度是不一樣的，所以根據(jù)信息元對噪聲的敏感程度不同，將信息元分為不同的類型，采用不同的編解碼方式，使得在資源有限的情況下讓信息元數(shù)據(jù)得到更加充分的保護。另外在視頻圖像的傳輸中，人們對圖像的感興趣區(qū)域不同，根據(jù)感興趣區(qū)域不同，將圖像進行分類并采用不同的編解碼方式進行傳輸，使得感興趣區(qū)域的圖像得到重點保護，得到一個更好的感興趣區(qū)域圖像恢復(fù)質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，包括:
[0008]在編碼端，包括如下步驟:
[0009]步驟一:將視頻序列分為K幀和WZ幀，并將每個幀分為若干個像素塊，對K幀采用傳統(tǒng)編碼形式進行編碼；
[0010]步驟二 ^WZ塊進行分類，得到WZ塊的類信息，將WZ塊的類信息傳輸至不等差錯保護編碼器，所述WZ塊為WZ幀中的像素塊；
[0011 ] 步驟三:對WZ塊進行DCT變換，將DCT變換的變換系數(shù)進行量化，提取相同重要性的比特位組成比特面，將比特面的數(shù)據(jù)按位高低順序送入不等差錯保護編碼器，不等差錯保護編碼器根據(jù)WZ塊的類信息對比特面的數(shù)據(jù)進行編碼；
[0012]在解碼端，包括如下步驟:
[0013]步驟四:對K幀進行解碼，對已經(jīng)解碼的相鄰K幀，通過運動補償內(nèi)插生成邊信息，并對邊信息依次進行DCT變換、量化、比特面抽取，生成不同系數(shù)的邊信息系數(shù)帶；根據(jù)邊信息幀和解碼的K幀之間的殘差進行相關(guān)噪聲模型參數(shù)估計，根據(jù)相關(guān)噪聲模型參數(shù)進行碼率估計；
[0014]步驟五:不等差錯保護解碼器根據(jù)接收到的WZ塊的類信息，利用緩存器中的校驗碼結(jié)合對應(yīng)的邊信息系數(shù)帶進行聯(lián)合解碼，當譯碼誤比特率大于實驗設(shè)置的閾值T3時，不等差錯保護解碼器向緩存器中請求更多的校驗碼流，直至誤比特率小于實驗設(shè)置的閾值T3時解碼退出；
[0015]步驟六:利用解碼得到的數(shù)據(jù)和邊信息重構(gòu)WZ幀系數(shù)帶，再進行IDCT變換得到WZ幀的解碼重構(gòu)圖像。
[0016]前述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟一包括:將每個圖像分為若干個8*8的像素塊，所述傳統(tǒng)編碼形式為H.264編解碼方式。
[0017]前述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟二包括:
[0018]步驟2a:對WZ幀和所述WZ幀的前一 K幀的同位置像素塊進行絕對誤差和計算；
[0019]步驟2b:對WZ幀采用邊緣檢測算子提取邊緣特征，并按塊統(tǒng)計邊緣特征像素點個數(shù)；
[0020]步驟2c:利用計算所得的絕對誤差和及邊緣特征像素點個數(shù)組成判決矩陣，根據(jù)設(shè)置的閾值對判決矩陣進行判斷，對像素塊分類。
[0021]前述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述絕對誤差和的計算公式為其中a，j)表示像素點的坐標.='尸1,
位置，WZ (i，j)表示W(wǎng)Z幀的像素點對應(yīng)的像素點值，B (i，j)表示所述WZ幀的前一 K幀的像素點對應(yīng)的像素點值，M表示W(wǎng)Z幀中像素塊的長度，N表示W(wǎng)Z幀中像素塊的寬度，a表示像素塊的序號，SADa表示序號為a的像素塊的絕對誤差和。
[0022]前述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，WZ幀中序號為a的像素塊的邊緣像素點個數(shù)記為NOEa,利用計算所得的SADa值和NOEa組成WZ幀中序號為a的像素塊的判決矩陣Pa，Pa = [SADa, NOEj，將所述像素塊分為3類:如果SADa值小于閾值T1，則所述像素塊為第一類；如果SADa值大于等于閾值T1且NOEa值小于閾值T2,則所述像素塊為第二類；如果SADa值大于等于閾值T1且NOEa值大于等于閾值T2,則所述像素塊為第三類。
[0023]前述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟三包括:對WZ塊進行8X8的DCT變換，所述不等差錯保護編碼器進行編碼的步驟包括:
[0024]步驟3a:若所述像素塊類型為第一類，則選擇分組交織器作為編碼器；選擇刪余矩陣為M1,
【權(quán)利要求】
1.分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，包括: 在編碼端，包括如下步驟: 步驟一:將視頻序列分為K幀和WZ幀，并將每個幀分為若干個像素塊，對K幀采用傳統(tǒng)編碼形式進行編碼； 步驟二:對WZ塊進行分類，得到WZ塊的類信息，將WZ塊的類信息傳輸至不等差錯保護編碼器，所述WZ塊為WZ幀中的像素塊； 步驟三:對WZ塊進行DCT變換，將DCT變換的變換系數(shù)進行量化，提取相同重要性的比特位組成比特面，將比特面的數(shù)據(jù)按位高低順序送入不等差錯保護編碼器，不等差錯保護編碼器根據(jù)WZ塊的類信息對比特面的數(shù)據(jù)進行編碼； 在解碼端，包括如下步驟: 步驟四:對K幀進行解碼，對已經(jīng)解碼的相鄰K幀，通過運動補償內(nèi)插生成邊信息，并對邊信息依次進行DCT變換、量化、比特面抽取，生成不同系數(shù)的邊信息系數(shù)帶；根據(jù)邊信息幀和解碼的K幀之間的殘差進行相關(guān)噪聲模型參數(shù)估計，根據(jù)相關(guān)噪聲模型參數(shù)進行碼率估計；步驟五:不等差錯保護解碼器根據(jù)接收到的WZ塊的類信息，利用緩存器中的校驗碼結(jié)合對應(yīng)的邊信息系數(shù)帶進行聯(lián)合解碼，當譯碼誤比特率大于實驗設(shè)置的閾值T3時，不等差錯保護解碼器向緩存器中請求更多的校驗碼流，直至誤比特率小于實驗設(shè)置的閾值T3時解碼退出；步驟六:利用解碼得到的數(shù)據(jù)和邊信息重構(gòu)WZ幀系數(shù)帶，再進行IDCT變換得到WZ幀的解碼重構(gòu)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟一包括:將每個圖像分為若干個8*8的像素塊，所述傳統(tǒng)編碼形式為H.264編解碼方式。``
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟二包括: 步驟2a:對WZ幀和所述WZ幀的前一 K幀的同位置像素塊進行絕對誤差和計算； 步驟2b:對WZ幀采用邊緣檢測算子提取邊緣特征，并按塊統(tǒng)計邊緣特征像素點個數(shù)； 步驟2c:利用計算所得的絕對誤差和及邊緣特征像素點個數(shù)組成判決矩陣，根據(jù)設(shè)置的閾值對判決矩陣進行判斷，對像素塊分類。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述絕對誤差和的計算公式為:&4?λ = ?:?:|?ΡΖ (U)-B (^'彳，其中(i，j)表示像





/=1 /=1素點的坐標位置，WZ (i, j)表示W(wǎng)Z幀的像素點對應(yīng)的像素點值,B (i, j)表示所述WZ幀的前一 K幀的像素點對應(yīng)的像素點值，M表示W(wǎng)Z幀中像素塊的長度，N表示W(wǎng)Z幀中像素塊的寬度，a表示像素塊的序號，SADa表示序號為a的像素塊的絕對誤差和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，WZ幀中序號為a的像素塊的邊緣像素點個數(shù)記為NOEa,利用計算所得的SADa值和NOEa組成WZ幀中序號為a的像素塊的判決矩陣Pa，Pa = [SADa, NOEj，將所述像素塊分為3類:如果SADa值小于閾值T1，則所述像素塊為第一類；如果SADa值大于等于閾值T1且NOEa值小于閾值T2,則所述像素塊為第二類；如果SADa值大于等于閾值T1且NOEa值大于等于閾值T2,則所述像素塊為第三類。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟三包括:對WZ塊進行8X8的DCT變換，所述不等差錯保護編碼器進行編碼的步驟包括: 步驟3a:若所述像素塊類型為第一類，則選擇分組交織器作為編碼器；選擇刪余矩陣為M1,
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式視頻編碼中基于時空相關(guān)性的不等差錯保護方法，其特征在于，所述步驟五包括:對邊信息依次進行8 X 8DCT變換、量化、比特面抽取，不等差錯保護解碼器進行解碼的步驟包括: 步驟5a:若WZ塊為第一類，則選擇sova算法進行譯碼； 步驟5b:若WZ塊為第二類，則選擇max-log-map算法進行譯碼； 步驟5c:若WZ塊為 第三類，則選擇log-map算法進行譯碼。
【文檔編號】H04N19/176GK103888769SQ201410088894
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】朱金秀, 朱順五, 張瑤, 向娟, 程浩, 孟雨, 孟禎琪 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)