[發明專利]一種具有抗誤碼機制的幀間無損編碼與智能解碼方法

有效

• 申請號: 201410851657.9
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104486628A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 張天序;左芝勇;周雨田;許明星;鄧麗華;姚守悝;張耀宗;劉立
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04N19/513
• 分類號: H04N19/513;H04N19/89
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于圖像處理與信號傳輸相結合的交叉科技技術領域，具體涉及一種具有抗誤碼機制的幀間無損編碼與智能解碼方法。

背景技術

隨著星載成像載荷種類和分辨率的提高，在有效觀測時間段內衛星獲取的圖像數據量越來越大。受地面接收站地理分布、星上存儲資源、下傳帶寬能力等限制，海量的圖像數據給衛星數據管理造成極大的壓力，進行星載圖像壓縮是解決該問題的必然選擇。衛星圖像獲取的代價較高，并且圖像數據本身也是非常重要的，因此，一般星載壓縮系統常采用JPEG-LS無損壓縮技術。

JPEG-LS是針對連續色調圖像無損壓縮的ISO/ITU標準，是對靜止圖像實現了低復雜度和高壓縮比的有效統一，然而星載成像傳輸技術中，活動的圖像是衛星關注的主要對象。衛星圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續圖像組成的時間圖像序列。序列圖像中，圖像在時間上比在空間上通常具有更大的相關性，有時相鄰兩幀圖像的差別僅僅是目標的移動，如圖1所示。傳統的幀間差分編碼方法和具有運動補償的幀間預測方法把圖像劃分成許多互不重疊的、相同大小的子塊，不同子塊利用時間維冗余在參考幀中自適應選擇一個最優的模板，如圖2所示，采用這個模板進行預測，使子塊內的累計預測誤差絕對值最小。如果圖像空間細節很少或者目標運動量較小時，傳統幀間編碼方法的編碼效率很高，但當圖像的空間細節豐富時，有時子塊的幀間相關性比幀內相關性還差，傳統幀間編碼方法的編碼效率則相對較低。

在星地傳輸通信時，由于傳輸介質的開放性使得信號極易受外界環境的干擾，導致壓縮碼流傳輸過程中出現誤碼。基于預測的幀內或幀間無損編碼方法對誤碼現象非常敏感，即使一個比特的錯誤也會導致錯誤嚴重擴散，因此必須采取相應的措施提高碼流數據的抗誤碼能力。一般在數據傳輸通信中，可以采用重傳協議來保證數據的可靠傳輸。然而，對于衛星通信，重傳并不可行。這一方面是由于衛星通信有實時性要求，另一方面衛星圖像編碼后的數據量大，反復重傳會導致信道堵塞。地面解壓縮系統對存在誤碼的壓縮碼流進行解碼，致使解壓縮圖像與真實的衛星觀測圖像出現誤差，給衛星圖像分析和解釋以及后續的應用造成很大的困難。

綜上所述，需要研究新的數字圖像處理技術，來提高序列圖像的壓縮比，并提高壓縮碼流的抗誤碼能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有抗誤碼機制的幀間無損編碼與智能解碼方法，該幀間無損編碼方法彌補了傳統壓縮方法只是利用序列圖像幀內或幀間相關性的盲目性，充分利用序列圖像在空間和時間上的相關性，從而能有效地提高序列圖像的編碼效率。同時本發明提出的方法在信源編碼時通過引入分塊技術和檢糾錯編碼技術彌補了傳統星載壓縮算法對星地傳輸過程中出現誤碼現象比較敏感的問題。

在具體介紹本發明之前，先介紹一些概念和方法：

1)檢糾錯(Error?Detection?and?Correction,EDC)編碼：把圖像分成M×N大小的子塊，每個子塊獨立進行編碼，然后統計該子塊變長壓縮碼流的特征信息，例如碼流長度，因此又稱為塊檢錯編碼。

2)RS(m,n)糾錯編碼：RS碼是一類具有很強糾錯能力的多進制BCH碼，既能糾正隨機錯誤也能糾正突發錯誤。RS(m,n)編碼每次針對n字節的碼流計算出m-n字節的校驗信息，添加在n字節碼流后組成m字節的RS校驗碼流。

3)距離R：為了從壓縮碼流中準確地辨識出識別碼，我們定義兩者距離R為：

R(a,b)=Σi=1MΣj=1N|aij-bij|]]>