[發(fā)明專利]信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810037624.5
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN101287129A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王嘉;宋利;解蓉;張文軍;胡云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/68
• 分類號(hào): H04N7/68;H04N7/64
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種視頻通信技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法。

背景技術(shù)

香農(nóng)在1959年提出信源信道分離編碼，指出通信系統(tǒng)中的信源編碼和信道編碼可以分別獨(dú)立設(shè)計(jì)優(yōu)化，而系統(tǒng)的性能沒有任何的損失。但是這一結(jié)論是建立在編碼碼子可以達(dá)到無限長和通信條件為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸這兩個(gè)條件之上的。在實(shí)際的通信系統(tǒng)中無法達(dá)到分離原理最優(yōu)的最優(yōu)條件，因此，分離信源編碼和信道編碼會(huì)造成系統(tǒng)的性能損失。

基于非均衡差錯(cuò)保護(hù)的信源信道聯(lián)合編碼方法考慮了信源編碼后碼流數(shù)據(jù)不同比特位的不同的重要性，對(duì)相對(duì)重要的數(shù)據(jù)用糾錯(cuò)能力較強(qiáng)的信道碼(對(duì)于線形分組碼而言就是更多冗余位的信道碼)加以保護(hù)，對(duì)相對(duì)次要的數(shù)據(jù)用糾錯(cuò)能力較弱的信道碼加以保護(hù)。從而，在滿足同樣帶寬的條件下，系統(tǒng)的性能更好。非均衡差錯(cuò)保護(hù)方法需要解決兩個(gè)問題，其一是如何對(duì)數(shù)據(jù)的重要性進(jìn)行界定，其二是如何得到最優(yōu)信道碼碼率分配方法。對(duì)于第一個(gè)問題，通常用的技術(shù)指標(biāo)為率失真；對(duì)于第二個(gè)問題，通常是解一個(gè)優(yōu)化問題，或者從信道碼的解碼性能曲線出發(fā)找出最佳的信道碼碼率分配方法。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Zhihai?He等人在《IEEE?Transactions?onCircuits?and?Systems?for?Video?Technology》(《IEEE視頻技術(shù)電路與系統(tǒng)匯刊》)，Volume?12，Issue?6，Jun?2002Page(s)：511-523上發(fā)表的“對(duì)無線視頻通信中自適應(yīng)模式選擇與碼率控制的聯(lián)合信源信道率失真分析”(Jointsource?channel?rate-distortion?analysis?for?adaptive?mode?selection?andrate?control?in?wireless?video?coding)，該文中提出了一種信道率失真估計(jì)方法，該方法一方面利用了解碼端差錯(cuò)掩蓋方法的特性，另一方面考慮了差錯(cuò)傳播的影響。但是該方法用于非均衡差錯(cuò)保護(hù)的分析中存在一些需要更深入解決的問題：1.限于當(dāng)時(shí)的研究，基于內(nèi)插預(yù)測方法的幀內(nèi)編碼幀差錯(cuò)掩蓋方法還沒有被應(yīng)用，因此幀內(nèi)編碼宏塊信道失真分析不適合當(dāng)前的研究分析；2.對(duì)于某一幀圖像的信道失真描述為當(dāng)前幀的失真和前面幀由于差錯(cuò)傳播效應(yīng)所造成的當(dāng)前幀的失真，這樣的描述方法不能正確反映某一幀的重要性；3.在分析差錯(cuò)傳播的過程中，認(rèn)為濾波作用對(duì)于差錯(cuò)傳播的影響為一個(gè)常數(shù)，這一假設(shè)在使用非線性環(huán)路濾波的視頻壓縮編碼中是不恰當(dāng)?shù)模?.建立的最小信道失真優(yōu)化問題通常比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，使其根據(jù)視頻編碼中幀間編碼宏塊和幀內(nèi)編碼宏塊的差錯(cuò)掩蓋以及視頻通信中的差錯(cuò)擴(kuò)散效應(yīng)，將一個(gè)GOP(圖片組)中某一幀的失真用兩部分描述，一部分是視頻通信過程中由于信道誤差所造成的失真，另一部分是于誤碼擴(kuò)散所造成的隨后幀的失真，并基于遺傳方法得到最小信道失真。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟：

步驟一，將視頻傳輸過程中的信道失真分為兩部分：涉及差錯(cuò)傳播的總信道失真和不涉及差錯(cuò)傳播的信道失真，其中不涉及差錯(cuò)傳播的信道失真又包括幀內(nèi)編碼幀信道失真、幀間編碼幀信道失真；

對(duì)幀內(nèi)編碼幀信道失真，利用像素內(nèi)插差錯(cuò)掩蓋方法和相鄰宏塊像素統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行信道失真的估計(jì)，對(duì)幀間編碼幀信道失真和涉及差錯(cuò)傳播的總信道失真，利用宏塊拷貝的方法進(jìn)行信道失真的估計(jì)，將三個(gè)部分的信道失真進(jìn)行綜合，得到一幅圖像的完整的信道失真估計(jì)。

步驟二，對(duì)步驟一估計(jì)得到的信道失真，建立一個(gè)使信道失真最小的碼率分配模型，利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配。

所述估計(jì)幀內(nèi)編碼幀信道失真，具體為：

第一步，視頻聯(lián)合工作組制定的H.264參考代碼中對(duì)于幀內(nèi)編碼宏塊采用插值估計(jì)方法進(jìn)行差錯(cuò)掩蓋，在利用H.264解碼器壓縮后的視頻流的解碼過程中，在差錯(cuò)掩蓋下將幀內(nèi)編碼宏塊分為3種宏塊：差錯(cuò)或丟失的宏塊、已經(jīng)經(jīng)過差錯(cuò)掩蓋處理的宏塊和正確接收的宏塊，其中，后兩類宏塊可以被用于插值估計(jì)；

第二步，在采用逐行掃描的片(slice)映射方式下，一幀圖像的解碼順序是由上至下、由左至右，根據(jù)相鄰宏塊的可用性，在第一步的基礎(chǔ)上將一幀圖像中的宏塊分為以下六類：

①第一行第一列的首宏塊，其上方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯(cuò)或丟失的宏塊，只有下方相鄰的宏塊可用；