面向视觉感官质量的图像传输方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像传输技术领域，尤其涉及一种面向视觉感官质量的图像传输方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 传统数字图像传输方案将像素值或DCT(DiscreteCosineTransform，离散余 弦变换）系数作为传输对象，一般先经过压缩，单个比特的错误就会造成影响，而一旦发 生误码或丢包，就需要重新传输。数字图像的传统传输方案的实现过程示意图如图1所 示，输入图像经过变换（T)、量化（Q)、变长编码（VLC)成为码流，通过FEC(ForwardError Correction,前向纠错）进行保护，映射到QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正交 振幅调制）上进行（OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用 技术）传输。其编码端需要进行信道估计来选取适当的码率。如果信道容量低于某一阈 值，解码端性能会急剧下降；而如果高于这一阈值，解码性能也难有提升，这就是所谓的"悬 崖效应"。
[0003] 为了克服"悬崖效应"，现有技术中的一种图像的软传输方案的实现过程示意图如 图2所示。软传输方案的编码过程没有量化和熵编码，取而代之的是简单的对图像信号的 线性变换；不是发送01码流，而是发送实系数流。在传输过程中，被传送的数据不可避免会 受噪声污染，噪声强度与信道信噪比有关。
[0004] 上述现有技术中的图像的传统传输方案和软传输方案的缺点为：这两个方案都以 最小化图像像素值的失真为目的，但在实际应用中，像素值的保真度与人的视觉感受并不 一致，因此，上述两个方案在图像的传输和重构过程中，人们的视觉感官质量并不好。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供了一种面向视觉感官质量的图像传输方法和装置，以提高图 像传输过程中的视觉质量。
[0006] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种面向视觉感官质量的图像传输方法， 包括：
[0007] 发送端从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所述梯度数据和低 频系数传输到接收端；
[0008] 所述接收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数，利用 所述梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图像。
[0009] 优选地，所述的发送端从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所 述梯度数据和低频系数传输到接收端，包括：
[0010] 在发送端的主单元，通过梯度变换从待传输的图像中提取出梯度数据，对所述梯 度数据利用哈达玛变换进行白化，将经过白化后的梯度数据调制到星座图，将调制到星座 图的数据通过OFDM进行发送。
[0011] 优选地，所述的接收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频 系数，包括：
[0012] 在发送端的辅助单元，在变换域取出图像的低频系数，所述低频系数的数量小于 设定的低频系数数值，在图像域取出所述图像的像素值，所述像素值的数量小于设定的像 素值数值，对所述低频系数和像素值进行编码，得到编码码流，对所述编码码流进行容错处 理后，对容错处理后的编码码流进行QAM调制，将进行了QAM调制的数据通过OFDM进行发 送。
[0013]优选地，所述的接收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频 系数，包括：
[0014]所述接收端的主单元接收发送端的主单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信号进 行解调制，得到经过哈达玛变换白化后的梯度数据，通过反哈达玛变换得到梯度数据；
[0015]所述接收端的辅助单元接收发送端的辅助单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信 号进行解调制，得到容错处理后的编码码流，对所述编码码率进行容错解码，得到低频系数 和像素值。
[0016]优选地，所述的利用所述梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图 像，包括：
[0017] 求解以下优化目标函数：
【主权项】
1. 一种面向视觉感官质量的图像传输方法，其特征在于，包括： 发送端从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所述梯度数据和低频系 数传输到接收端； 所述接收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数，利用所述 梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图像。
2. 根据权利要求1所述的面向视觉感官质量的图像传输方法，其特征在于，所述的发 送端从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所述梯度数据和低频系数传输 到接收端，包括： 在发送端的主单元，通过梯度变换从待传输的图像中提取出梯度数据，对所述梯度数 据利用哈达玛变换进行白化，将经过白化后的梯度数据调制到星座图，将调制到星座图的 数据通过OFDM进行发送。
3. 根据权利要求2所述的面向视觉感官质量的图像传输方法，其特征在于，所述的接 收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数，包括： 在发送端的辅助单元，在变换域取出图像的低频系数，所述低频系数的数量小于设定 的低频系数数值，在图像域取出所述图像的像素值，所述像素值的数量小于设定的像素值 数值，对所述低频系数和像素值进行编码，得到编码码流，对所述编码码流进行容错处理 后，对容错处理后的编码码流进行QAM调制，将进行了 QAM调制的数据通过OFDM进行发送。
4. 根据权利要求3所述的面向视觉感官质量的图像传输方法，其特征在于，所述的接 收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数，包括： 所述接收端的主单元接收发送端的主单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信号进行解 调制，得到经过哈达玛变换白化后的梯度数据，通过反哈达玛变换得到梯度数据； 所述接收端的辅助单元接收发送端的辅助单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信号进 行解调制，得到容错处理后的编码码流，对所述编码码率进行容错解码，得到低频系数和像 素值。
5. 根据权利要求4所述的面向视觉感官质量的图像传输方法，其特征在于，所述的利 用所述梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图像，包括： 求解以下优化目标函数：
其中，σ Λ是梯度数据的标准差是信道噪声方差，D是梯度算子，DhU表示水平方向 梯度数据，DvU表示竖直方向梯度数据；gh和g ν分别表示接收端接收到的水平梯度数据和 竖直梯度数据表示将图像转换到频域并取图像中的低频数据，m是接收端收到的低频系 数； 将所述优化目标函数的求解结果作为所述图像的重构结果。
6. -种面向视觉感官质量的图像传输系统，其特征在于，包括：发送端和接收端； 所述的发送端，用于从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所述梯度 数据和低频系数传输到接收端； 所述的接收端，用于通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数， 利用所述梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图像。
7. 根据权利要求6所述的面向视觉感官质量的图像传输系统，其特征在于，所述的发 送端包括： 主单元，用于通过梯度变换从待传输的图像中提取出梯度数据，对所述梯度数据进行 哈达玛变换白化，将经过哈达玛变换白化后的梯度数据调制到星座图，将调制到星座图的 数据通过OFDM发送。
8. 根据权利要求7所述的面向视觉感官质量的图像传输系统，其特征在于，所述的发 送端包括： 辅助单元，用于在变换域取出图像的低频系数，所述低频系数的数量小于设定的低频 系数数值，在图像域取出所述图像的像素值，所述像素值的数量小于设定的像素值数值，对 所述低频系数和像素值进行编码，得到编码码率，对所述编码码流进行容错处理后，对容错 处理后的编码码流进行QAM调制，将进行了 QAM调制的数据通过OFDM发送。
9. 根据权利要求8所述的面向视觉感官质量的图像传输系统，其特征在于，所述的接 收端包括：主单元和辅助单元， 所述接收端的主单元，用于接收发送端的主单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信号进 行解调制，得到经过哈达玛变换白化后的梯度数据，通过反哈达玛变换得到梯度数据； 所述接收端的辅助单元，用于接收发送端的辅助单元发送的OFDM信号，对所述OFDM信 号进行解调制，得到容错处理后的编码码流，对所述编码码率进行容错解码，得到低频系数 和像素值。
10. 根据权利要求9所述的面向视觉感官质量的图像传输系统，其特征在于，所述的接 收端还包括： 图像恢复单元，用于求解以下优化目标函数： 求解以下优化目标函数：
其中，σ Λ是梯度数据的标准差，On2是信道噪声方差，D是梯度算子，D hU表示水平方向 梯度数据，DvU表示竖直方向梯度数据；gh和g ν分别表示接收端接收到的水平梯度数据和 竖直梯度数据表示将图像转换到频域并取图像中的低频数据，m是接收端收到的低频系 数； 将所述优化目标函数的求解结果作为所述图像的重构结果。
【专利摘要】本发明实施例提供了一种面向视觉感官质量的图像传输方法和装置。该方法包括：发送端从图像中提取出梯度数据和低频系数，通过传输信道将所述梯度数据和低频系数传输到接收端；所述接收端通过所述传输信道接收所述发送端发送的梯度数据和低频系数，利用所述梯度数据和所述低频数据进行图像重构，恢复出所述图像。本发明实施例通过发送端传送的主体是梯度数据，而非传统的DCT系数或像素值，同时发送端传送一定数量的变换域系数或像素值，公开了一种面向视觉质量的图像传输方案，梯度数据提供了人眼很敏感的亮度跳变信息，低频系数确定图像整体和局部的亮度，从而提高了图像传输接收端的重构视觉质量。
【IPC分类】H04N21-2383, H04N19-60, H04N19-18
【公开号】CN104683814
【申请号】CN201510126018
【发明人】熊瑞勤, 刘航帆, 马思伟, 高文
【申请人】北京大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月20日