分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，包括：在编码端，包括如下步骤：步骤一：将视频序列分为K帧和WZ帧；步骤二：对WZ块进行分类，得到WZ块的类信息，将WZ块的类信息传输至不等差错保护编码器；步骤三：对WZ块进行DCT变换，量化，提取比特面，编码；在解码端，包括如下步骤：步骤四：对K帧进行解码生成边信息，DCT变换、量化、比特面抽取，生成边信息系数带；进行相关噪声模型参数估计，码率估计；步骤五：进行联合解码；步骤六：WZ帧系数带，得到WZ帧的解码重构图像。本发明提高了系统的率失真性能。
【专利说明】分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，本发明属于通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，传统的视频编码技术已经不能满足人们现代生活的需求，一种新的编码技术一分布式视频编码随之产生，分布式视频编码能将传统编码技术编码端的复杂度转移到解码端，从而适用于手机，无线摄像头等编码端复杂度受限，但解码端拥有大量资源的设备。
[0003]分布式视频编码是一种基于Slepian-Wolf无损信源编码理论和Wyner-Ziv有损信源编码理论的视频压缩方法。目前分布式视频编码有基于像素域和基于变换域两种，基于变换域的分布式视频编码能够利用空间统计相关性，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变换域的分布式视频编码上进行的。基于变换域的分布式视频编码主要工作过程如下:在编码端，对WZ帧进行4X4或者8X8的DCT变换，然后将变换系数进行量化，提取相同重要性的比特位组成比特面，接着将比特面按位高低顺序送入Turbo编码器进行编码，每个比特面经过编码后会产生校验比特，校验比特一部分直接传给解码端，一部分存放在缓存区，等解码器请求时再传。在解码端，利用运动估计内插生成边信息，将边信息进行同样的DCT变换，利用边信息和对应的比特面的校验码来解码比特面，最后利用解码完成的比特面和边信息进行重构。在分布式视频编码中，边信息生成质量的好坏对系统的率失真性能起着至关重要的作用，在已有的研究成果中对视频图像数据采用统一的信道编解码方式，没有结合视频图像数据的特性来选取相应的信道编解码方法，这样容易导致图像的信噪比下降或者系统的时延性和复杂度大大提高，不利于视频数据的传输。
[0004]不等差错保护技术是根据信息数据对信道的噪声敏感程度不同，或者信息数据的重要性不同，将信息数据分成不同的类型，分别采用不同的编解码方式进行传输，使得需要保护的信息数据得到充分保护，采用不等差错保护方法，不仅能够保证信息数据的解码质量，而且在一定程度上能够减少系统的复杂度。目前不等差错保护技术在很多方面得到广泛应用，如在移动通信中，不同的信息元对无线信道中的噪声的敏感程度是不一样的，所以根据信息元对噪声的敏感程度不同，将信息元分为不同的类型，采用不同的编解码方式，使得在资源有限的情况下让信息元数据得到更加充分的保护。另外在视频图像的传输中，人们对图像的感兴趣区域不同，根据感兴趣区域不同，将图像进行分类并采用不同的编解码方式进行传输，使得感兴趣区域的图像得到重点保护，得到一个更好的感兴趣区域图像恢复质量。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法。
[0006]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0007]分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，包括:
[0008]在编码端，包括如下步骤:
[0009]步骤一:将视频序列分为K帧和WZ帧，并将每个帧分为若干个像素块，对K帧采用传统编码形式进行编码；
[0010]步骤二 ^WZ块进行分类，得到WZ块的类信息，将WZ块的类信息传输至不等差错保护编码器，所述WZ块为WZ帧中的像素块；
[0011 ] 步骤三:对WZ块进行DCT变换，将DCT变换的变换系数进行量化，提取相同重要性的比特位组成比特面，将比特面的数据按位高低顺序送入不等差错保护编码器，不等差错保护编码器根据WZ块的类信息对比特面的数据进行编码；
[0012]在解码端，包括如下步骤:
[0013]步骤四:对K帧进行解码，对已经解码的相邻K帧，通过运动补偿内插生成边信息，并对边信息依次进行DCT变换、量化、比特面抽取，生成不同系数的边信息系数带；根据边信息帧和解码的K帧之间的残差进行相关噪声模型参数估计，根据相关噪声模型参数进行码率估计；
[0014]步骤五:不等差错保护解码器根据接收到的WZ块的类信息，利用缓存器中的校验码结合对应的边信息系数带进行联合解码，当译码误比特率大于实验设置的阈值T3时，不等差错保护解码器向缓存器中请求更多的校验码流，直至误比特率小于实验设置的阈值T3时解码退出；
[0015]步骤六:利用解码得到的数据和边信息重构WZ帧系数带，再进行IDCT变换得到WZ帧的解码重构图像。
[0016]前述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤一包括:将每个图像分为若干个8*8的像素块，所述传统编码形式为H.264编解码方式。
[0017]前述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤二包括:
[0018]步骤2a:对WZ帧和所述WZ帧的前一 K帧的同位置像素块进行绝对误差和计算；
[0019]步骤2b:对WZ帧采用边缘检测算子提取边缘特征，并按块统计边缘特征像素点个数；
[0020]步骤2c:利用计算所得的绝对误差和及边缘特征像素点个数组成判决矩阵，根据设置的阈值对判决矩阵进行判断，对像素块分类。
[0021]前述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述绝对误差和的计算公式为其中a，j)表示像素点的坐标.='尸1,
位置，WZ (i，j)表示WZ帧的像素点对应的像素点值，B (i，j)表示所述WZ帧的前一 K帧的像素点对应的像素点值，M表示WZ帧中像素块的长度，N表示WZ帧中像素块的宽度，a表示像素块的序号，SADa表示序号为a的像素块的绝对误差和。
[0022]前述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，WZ帧中序号为a的像素块的边缘像素点个数记为NOEa,利用计算所得的SADa值和NOEa组成WZ帧中序号为a的像素块的判决矩阵Pa，Pa = [SADa, NOEj，将所述像素块分为3类:如果SADa值小于阈值T1，则所述像素块为第一类；如果SADa值大于等于阈值T1且NOEa值小于阈值T2,则所述像素块为第二类；如果SADa值大于等于阈值T1且NOEa值大于等于阈值T2,则所述像素块为第三类。
[0023]前述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤三包括:对WZ块进行8X8的DCT变换，所述不等差错保护编码器进行编码的步骤包括:
[0024]步骤3a:若所述像素块类型为第一类，则选择分组交织器作为编码器；选择删余矩阵为M1,
【权利要求】
1.分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，包括: 在编码端，包括如下步骤: 步骤一:将视频序列分为K帧和WZ帧，并将每个帧分为若干个像素块，对K帧采用传统编码形式进行编码； 步骤二:对WZ块进行分类，得到WZ块的类信息，将WZ块的类信息传输至不等差错保护编码器，所述WZ块为WZ帧中的像素块； 步骤三:对WZ块进行DCT变换，将DCT变换的变换系数进行量化，提取相同重要性的比特位组成比特面，将比特面的数据按位高低顺序送入不等差错保护编码器，不等差错保护编码器根据WZ块的类信息对比特面的数据进行编码； 在解码端，包括如下步骤: 步骤四:对K帧进行解码，对已经解码的相邻K帧，通过运动补偿内插生成边信息，并对边信息依次进行DCT变换、量化、比特面抽取，生成不同系数的边信息系数带；根据边信息帧和解码的K帧之间的残差进行相关噪声模型参数估计，根据相关噪声模型参数进行码率估计；步骤五:不等差错保护解码器根据接收到的WZ块的类信息，利用缓存器中的校验码结合对应的边信息系数带进行联合解码，当译码误比特率大于实验设置的阈值T3时，不等差错保护解码器向缓存器中请求更多的校验码流，直至误比特率小于实验设置的阈值T3时解码退出；步骤六:利用解码得到的数据和边信息重构WZ帧系数带，再进行IDCT变换得到WZ帧的解码重构图像。
2.根据权利要求1所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤一包括:将每个图像分为若干个8*8的像素块，所述传统编码形式为H.264编解码方式。``
3.根据权利要求2所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤二包括: 步骤2a:对WZ帧和所述WZ帧的前一 K帧的同位置像素块进行绝对误差和计算； 步骤2b:对WZ帧采用边缘检测算子提取边缘特征，并按块统计边缘特征像素点个数； 步骤2c:利用计算所得的绝对误差和及边缘特征像素点个数组成判决矩阵，根据设置的阈值对判决矩阵进行判断，对像素块分类。
4.根据权利要求3所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述绝对误差和的计算公式为:&4?λ = ?:?:|?ΡΖ (U)-B (^'彳，其中(i，j)表示像
/=1 /=1素点的坐标位置，WZ (i, j)表示WZ帧的像素点对应的像素点值,B (i, j)表示所述WZ帧的前一 K帧的像素点对应的像素点值，M表示WZ帧中像素块的长度，N表示WZ帧中像素块的宽度，a表示像素块的序号，SADa表示序号为a的像素块的绝对误差和。
5.根据权利要求4所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，WZ帧中序号为a的像素块的边缘像素点个数记为NOEa,利用计算所得的SADa值和NOEa组成WZ帧中序号为a的像素块的判决矩阵Pa，Pa = [SADa, NOEj，将所述像素块分为3类:如果SADa值小于阈值T1，则所述像素块为第一类；如果SADa值大于等于阈值T1且NOEa值小于阈值T2,则所述像素块为第二类；如果SADa值大于等于阈值T1且NOEa值大于等于阈值T2,则所述像素块为第三类。
6.根据权利要求5所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤三包括:对WZ块进行8X8的DCT变换，所述不等差错保护编码器进行编码的步骤包括: 步骤3a:若所述像素块类型为第一类，则选择分组交织器作为编码器；选择删余矩阵为M1,
7.根据权利要求6所述的分布式视频编码中基于时空相关性的不等差错保护方法，其特征在于，所述步骤五包括:对边信息依次进行8 X 8DCT变换、量化、比特面抽取，不等差错保护解码器进行解码的步骤包括: 步骤5a:若WZ块为第一类，则选择sova算法进行译码； 步骤5b:若WZ块为第二类，则选择max-log-map算法进行译码； 步骤5c:若WZ块为 第三类，则选择log-map算法进行译码。
【文档编号】H04N19/176GK103888769SQ201410088894
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】朱金秀, 朱顺五, 张瑶, 向娟, 程浩, 孟雨, 孟祯琪 申请人:河海大学常州校区