一种抗误码和丢包的信源编码与智能解码方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗误码和丢包的信源编码与智能解码方法，包括：星上编码步骤：把图像划分成互不重叠的子块；对每个子块进行JPEG-LS编码；每K个子块后插入一组EDC信息形成检错码流；进行RS(m,n)纠错编码；对检纠错码流按c*m字节分成等长的数据包；在压缩码流前加入每帧的压缩帧头，而在其压缩码流后加入每帧的压缩帧尾。地面解码步骤：采用距离最小化准则从码流中搜索压缩帧头，并提取一帧的压缩码流；在帧头中提出多份压缩信息；采用距离最小化准则从压缩码流中搜索包识别码，并提取c*m字节的数据包；进行RS(m,n)解码；搜索EDC识别码；每个子块独立进行JPEG-LS解码，并拼接成完整的图像。本发明方法可以很好地对误码进行纠正。
【专利说明】-种抗误码和丢包的信源编码与智能解码方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理与信号传输相结合的交叉科技【技术领域】，具体设及一种抗误 码和丢包的信源编码与智能解码方法。
【背景技术】
[0002] 随着星载成像载荷种类和分辨率的提高，在有效观测时间段内卫星获取的图像数 据量越来越大。受地面接收站地理分布、卫星数据存储、传输带宽能力等限制，海量的图像 数据给卫星数据管理造成极大的压力，进行星载图像压缩是解决该问题的必然选择。由于 卫星遥感成像一方面图像获取的代价高，另一方面获取的数据本身就很重要，因此，星载压 缩系统往往采用无损压缩技术。
[0003] 在星地传输通信时，由于传输介质的开放性使得信号极易受外界环境的干扰，导 致压缩码流传输过程中出现误码和丢包现象。基于预测的无损编码方法对误码或丢包现象 非常敏感，即使一个比特的错误也会导致错误严重扩散，因此必须采取相应的措施提高码 流数据的抗误码/丢包能力。一般在数据传输通信中，可W采用重传协议来保证数据的可 靠传输。然而，对于卫星通信，重传并不可行。该一方面是由于卫星通信有实时性要求，另 一方面卫星图像编码后的数据量大，反复重传会导致信道堵塞。地面解压缩系统对存在误 码和丢包的压缩码流进行解码，致使解压缩图像与真实的卫星观测图像出现误差，给卫星 图像分析和解释W及后续的应用造成很大的困难。
[0004] 综上所述，需要研究新的星载压缩算法，提高星载压缩系统的稳定性，解决传输过 程中出现的误码和丢包的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种抗误码和丢包的信源编码与智能解码方法。通过在信 源编码时引入分块压缩技术和检纠错编码技术，该方法弥补了传统星载压缩算法对星地传 输过程中出现误码或丢包现象非常敏感的问题；而地面解码时合理利用该些检纠错信息， 从而较好地解决误码和丢包的问题。
[0006] 在具体介绍本发明之前，先介绍一些概念和方法：
[0007] 1)检纠错巧rror Detection and Correction,邸C)编码；把图像分成 MXN 大 小的子块，每个子块独立进行编码，然后统计该子块变长压缩码流的特征信息，例如码流长 度，因此又称为块检错编码。
[000引 2)RS纠错编码；RS码是一类具有很强纠错能力的多进制BCH码，既能纠正随机错 误也能纠正突发错误。
[0009] 扣距离R ;为了从码流中准确地辨识出帖识别码（FHead)和包识别码（P化ad)，我 们定义两者距离R为：
[0010]
【权利要求】
1. 一种抗误码和丢包的信源编码与智能解码方法，其特征在于，所述方法包括如下步 骤： (1) 星上编码步骤： (1. 1)利用星载成像系统获取图像f，把图像f划分成互不重叠且大小为MXN的子块f^，i= 1，2,. . .，SumI，SumI为子块总数，（M,N)为预设值； (1. 2)每个子块进行JPEG-LS编码，并统计其EDC信息； (1. 3)每K个子块后插入一组EDC信息形成检错码流，K为预设值，所述一组EDC信息 为该K个子块所对应的EDC信息； (1. 4)对步骤（1. 3)获得的检错码流进行RS(m，n)纠错编码； (1. 5)对步骤（1. 4)获得的检纠错码流按c*m字节分成等长的数据包，每个数据包前加 入包识别码和包计数，c为预设值； (1.6)在步骤（1.5)获得的压缩码流前加入每帧的压缩帧头，而在其压缩码流后加入 每帧的压缩帧尾； (2) 地面解码步骤： (2. 1)采用距离最小化准则从码流中搜索压缩帧头，并提取一帧的压缩码流； (2. 2)在帧头中提出多份压缩信息，统计对应比特位，再进行筛选得到分块参数、近无 损度、图像的行和列信息，供解码时使用； (2. 3)采用距离最小化准则从压缩码流中搜索包识别码，并提取c*m字节的数据包； (2.4)对步骤（2.3)获得的数据进行RS(m，n)解码，得到第4层数据，该层仅包含图像 压缩码流和各分块的EDC信息； (2. 5)在步骤（2. 4)获得的数据中搜索EDC识别码，并对对应比特位统计的结果进行筛 选，得到正确的EDC检错信息； (2. 6)利用步骤（2. 5)提取的EDC信息分割压缩码流得到每个子块的码流，每个子块独 立进行JPEG-LS解码，并拼接成完整的图像。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1. 3)具体为：每完成K个子块的 EDC信息统计就向压缩码流中插入a组的EDC信息，组成第4层检错码流数据，其中每一组 EDC信息为该K个子块所对应的EDC信息，a为预设值。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1.4)具体为：对所述第4层检错 码流数据，每截取n字节的码流计算出m-n字节的校验信息，添加在n字节码流后输出。每 帧最后不足n字节的码流用最后一个字节的数据补齐至n字节，形成第3层检纠错码流数 据。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（1.5)具体为：将所述第3层检纠 错码流数据按c*m字节分成等长的数据包，作为第2层的码流字段，c为预设值，每个字段 前分别添加d字节的包识别码和e字节的包计数，当帧结束时，若码流不足c*m字节，则补 齐c*m字节，不足部分添加0。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2. 2)具体为：在帧头中根据
的策略筛选得到分块参数、近无损度、图像的行和列信息，供解码时使用。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤（2.3)中：如果由于误码和 丢包现象导致包识别码不能辨别或者包长度出错时，则丢弃该包码流。
7. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2. 5)具体为：在第4层数 据中采用距离最小化准则搜索EDC识别码，根据EDC信息头中位置标识Index是否等于 PIndex+1辨识是否存在丢失，PIndex为上一次提取的EDC信息位置标识，如果EDC信息存 在丢失，则令丢失的EDC信息EDC[PIndex+l]，…，EDC[Index-l]和保存两个相邻EDC之间 真实压缩码流长度的数值DataLen[PIndex+1],…，DataLen[Index-1]为 0 ;而EDC[Index] 为当前EDC信息，DataLe[nInd]G为当前两个EDC之间码流的长度，同时令PIndex=
8. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2.6)具体为：如果记录第 k组图像压缩码流的理论长度EDC[k]等于实际码流长度DataLen[k]，并且实际码流长度 DataLen[k]不为0，则该K个分块对应的图像数据由JPEG-LS解码获得；否则该K个子块对 应的图像数据全部赋值为0。
9. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤（1. 1)中（M，N)的取值为 (8, 32) 〇
10. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤（1.4)中：m取值为255,n 取值为223。
【文档编号】H04N21/2383GK104486640SQ201410851500
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】张天序, 左芝勇, 邓丽华, 周雨田, 姚守悝, 刘立, 张耀宗, 周钢 申请人:华中科技大学