[發明專利]基于Raptor碼的圖像編碼方法

有效

• 申請號: 201210006949.3
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102547287A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 吳家驥;吳信紅;方勇;焦李成
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是涉及圖像壓縮方法，可用于對復雜度和實時性要求嚴格的漸進式圖像壓縮傳輸。

背景技術

圖像，是當下最主要的信息記錄方式之一，尤其是隨著可視電話、高清電視、視頻會議、遙感成像和遠程監控等技術的廣泛應用，圖像已成為人們生活中信息交流的主要載體。然而，當圖像通過無線信道傳輸時容易受到噪聲的干擾，圖像的通信質量會大大下降，因此圖像在無線信道中的可靠傳輸成為了當下研究的熱點。

近年來，許多學者提出了聯合信源信道編碼方案，將無線通信系統的信源編碼和信道編碼聯合考慮進行最優化設計，來充分保證信息傳輸的可靠性，在相同復雜度的情況下能獲得良好的系統性能。在信道編碼過程中，通過在原始信息基礎之上添加冗余信息，來對原始信息進行保護。現有信道編碼的方法有其固有的缺陷：編碼的碼率是固定的，從而基于它們的聯合信源信道編碼也有著不足：整個系統的碼率是固定的，碼的結構在信息傳輸之前已經確定，不能在線產生足夠多的編碼符號來譯碼原始信息。當接收端不能正確譯碼原始信息時，編碼信息只能重新發送，這會增加信道的占用率，降低效率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的缺點和不足，提出一種基于Raptor碼的圖像編碼方法，以提高信道的利用效率。

為實現上述目的，本發明的實現步驟包括如下：

(1)對原始圖像進行五級9/7小波變換，產生不同頻率的子帶，并對子帶內的系數進行交織，得到具有能容錯的變換圖像系數；

(2)對變換圖像系數采用四舍五入的方法進行量化；

(3)按照從低頻到高頻的順序，對每個子帶逐一進行位平面編碼，并將編碼后的碼流組成一個數據包，每個數據包對應一個子帶；

(4)對每個數據包中的碼流進行Raptor編碼，得到具有糾錯碼信息的待發送碼流；

(5)在發送端，將待發送碼流通過二進制刪除信道進行傳輸，在接收端接收傳輸后的碼流信息；

(6)對接收端接收的碼流信息進行Raptor譯碼，恢復步驟(3)所述的數據包信息；

(7)對數據包信息進行位平面解碼，恢復圖像變換系數，并對該系數進行解交織；

(8)對解交織后的圖像變換系數進行9/7小波逆變換，得到最終的解碼圖像。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明由于采用具有無碼率特性的Raptor碼，不僅能彌補傳統聯合信源信道編碼的碼率固定方式的缺陷，而且能在線產生足夠多的編碼符號以對原始信息進行譯碼，提高了信道的利用效率；同時，由于采用了位平面編碼方式以及對小波變換后的子帶內的系數進行了交織，故可在道條件惡劣的情況下，仍能獲得高質量的恢復圖像；此外本發明具有復雜度低的優點，能進行實時性要求嚴格的漸進式圖像壓縮傳輸。

附圖說明

圖1是本發明的總流程圖；

圖2是本發明的子帶系數交織圖；

圖3是Raptor編碼前數據包結構圖；

圖4是Raptor編碼后數據包結構圖；

圖5是本發明的二進制刪除信道模型圖；

圖6是本發明編碼時的生成矩陣示意圖；

圖7是本發明仿真采用的圖像。

具體實施方式

參照圖1，本發明的具體步驟如下：

步驟1，對原始圖像進行五級9/7小波變換，產生不同頻率的子帶，并對子帶內的系數進行交織，得到具有能容錯的變換圖像系數。

參照圖2，子帶內的系數交織步驟如下：

1a)將子帶進行四分，產生四個相等的塊M₁，M₂，M₃，M₄，如圖2(a)所示；

1b)將M₁塊分成四個相等的塊，并按照M₁所在的位置，交叉放置該四個相等的塊，如圖2(b)所示；

1c)按照1b)所述的過程，將M₂，M₃，M₄每個塊分別分成四個相等的塊，并按照它們的位置，交叉放置各自四個相等的塊的位置。

步驟2，對變換圖像系數采用四舍五入的方法進行量化，即變換圖像系數的符號位不變，如果該系數的小數部分的值大于等于0.5，則取該系數的整數部分的值加1作為量化后的值，否則直接取該系數的整數部分作為量化后的值。