專利名稱：：信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種視頻通信
技術(shù)領(lǐng)域：
的方法，具體是一種信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法。技術(shù)背景香農(nóng)在1959年提出信源信道分離編碼，指出通信系統(tǒng)中的信源編碼和信道編碼可以分別獨立設(shè)計優(yōu)化，而系統(tǒng)的性能沒有任何的損失。但是這一結(jié)論是建立在編碼碼子可以達到無限長和通信條件為點對點傳輸這兩個條件之上的。在實際的通信系統(tǒng)中無法達到分離原理最優(yōu)的最優(yōu)條件，因此，分離信源編碼和信道編碼會造成系統(tǒng)的性能損失?；诜蔷獠铄e保護的信源信道聯(lián)合編碼方法考慮了信源編碼后碼流數(shù)據(jù)不同比特位的不同的重要性，對相對重要的數(shù)據(jù)用糾錯能力較強的信道碼(對于線形分組碼而言就是更多冗余位的信道碼)加以保護，對相對次要的數(shù)據(jù)用糾錯能力較弱的信道碼加以保護。從而，在滿足同樣帶寬的條件下，系統(tǒng)的性能更好。非均衡差錯保護方法需要解決兩個問題，其一是如何對數(shù)據(jù)的重要性進行界定，其二是如何得到最優(yōu)信道碼碼率分配方法。對于第一個問題，通常用的技術(shù)指標為率失真；對于第二個問題，通常是解一個優(yōu)化問題，或者從信道碼的解碼性能曲線出發(fā)找出最佳的信道碼碼率分配方法。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，ZhihaiHe等人在《IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology》(《IEEE視頻技術(shù)電路與系統(tǒng)匯刊》)，Volume12，Issue6，Jun2002Page(s):511-523上發(fā)表的"對無線視頻通信中自適應(yīng)模式選擇與碼率控制的聯(lián)合信源信道率失真分析"(Jointsourcechannelrate—distortionanalysisforadaptivemodeselectionandratecontrolinwirelessvideocoding),該文中提出了一種信道率失真估計方法，該方法一方面利用了解碼端差錯掩蓋方法的特性，另一方面考慮了差錯傳播的影響。但是該方法用于非均衡差錯保護的分析中存在一些需要更深入解決的問題l.限于當時的研究，基于內(nèi)插預(yù)測方法的幀內(nèi)編碼幀差錯掩蓋方法還沒有被應(yīng)用，因此幀內(nèi)編碼宏塊信道失真分析不適合當前的研究分析；2.對于某一幀圖像的信道失真描述為當前幀的失真和前面幀由于差錯傳播效應(yīng)所造成的當前幀的失真，這樣的描述方法不能正確反映某一幀的重要性；3.在分析差錯傳播的過程中，認為濾波作用對于差錯傳播的影響為一個常數(shù)，這一假設(shè)在使用非線性環(huán)路濾波的視頻壓縮編碼中是不恰當?shù)模?.建立的最小信道失真優(yōu)化問題通常比較復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，使其根據(jù)視頻編碼中幀間編碼宏塊和幀內(nèi)編碼宏塊的差錯掩蓋以及視頻通信中的差錯擴散效應(yīng)，將一個GOP(圖片組)中某一幀的失真用兩部分描述，一部分是視頻通信過程中由于信道誤差所造成的失真，另一部分是于誤碼擴散所造成的隨后幀的失真，并基于遺傳方法得到最小信道失真。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟步驟一，將視頻傳輸過程中的信道失真分為兩部分涉及差錯傳播的總信道失真和不涉及差錯傳播的信道失真，其中不涉及差錯傳播的信道失真又包括幀內(nèi)編碼幀信道失真、幀間編碼幀信道失真；對幀內(nèi)編碼幀信道失真，利用像素內(nèi)插差錯掩蓋方法和相鄰宏塊像素統(tǒng)計信息進行信道失真的估計，對幀間編碼幀信道失真和涉及差錯傳播的總信道失真，利用宏塊拷貝的方法進行信道失真的估計，將三個部分的信道失真進行綜合，得到一幅圖像的完整的信道失真估計。步驟二，對步驟一估計得到的信道失真，建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配。所述估計幀內(nèi)編碼幀信道失真，具體為第一步，視頻聯(lián)合工作組制定的H.264參考代碼中對于幀內(nèi)編碼宏塊采用插值估計方法進行差錯掩蓋，在利用H.264解碼器壓縮后的視頻流的解碼過程中，在差錯掩蓋下將幀內(nèi)編碼宏塊分為3種宏塊差錯或丟失的宏塊、已經(jīng)經(jīng)過差錯掩蓋處理的宏塊和正確接收的宏塊，其中，后兩類宏塊可以被用于插值估計；第二步，在采用逐行掃描的片(slice)映射方式下，一幀圖像的解碼順序是由上至下、由左至右，根據(jù)相鄰宏塊的可用性，在第一步的基礎(chǔ)上將一幀圖像中的宏塊分為以下六類①第一行第一列的首宏塊，其上方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有下方相鄰的宏塊可用；②最后一行第一列的宏塊，其下方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有上方相鄰的宏塊可用；◎第一行中除了①所指的其他宏塊，其上方不存在的相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；最后一行中除了②所指的其他宏塊，其下方不存在的相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和上方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；第一列中除了①和②所指的其他宏塊，其左方不存在相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；◎一幀中的其他宏塊，其右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上、左和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；第三步，根據(jù)第二步得到的六類宏塊以及其周邊可用宏塊內(nèi)的相鄰像素信息，分別得到方差，方差即為對失真的估計值。所述估計幀間編碼幀信道失真，具體為采用基于宏塊拷貝的差錯掩蓋方法，即對于數(shù)據(jù)丟失或解碼出現(xiàn)差錯的宏塊數(shù)據(jù)用前一幀同樣位置的宏塊數(shù)據(jù)進行填充，信道失真由編碼端的重建幀數(shù)據(jù)和解碼端的重建幀數(shù)據(jù)得到，根據(jù)輸入視頻的統(tǒng)計特性，以及對信道編碼器內(nèi)環(huán)路濾波的強度估計，得到一個幀間編碼幀的信道失真估計方法，具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，e表示求期望，《a)和Aa)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀，k和k-l為參考幀的幀號，是當前重建幀以及其前一幀。由于此處不涉及差錯傳播，上式第二項為零。由于信源編碼端的環(huán)路濾波的作用，上式可以表示成其中"描述濾波器強度，F(xiàn)。(k)、F。(k-l)為第k幀和第k-l幀輸入視頻序列。所述估計涉及差錯傳播的總信道失真，具體為根據(jù)某幀的信道失真估計結(jié)果，結(jié)合信源編碼器的統(tǒng)計信息，得到當前幀對隨后幀差錯傳播的影響，這里幀內(nèi)編碼宏塊不會受差錯傳播的影響，采用系數(shù)(1-Cl)對估計方法進行校正，d是信源編碼的幀內(nèi)編碼率，差錯傳播所引起的隨后第一幀的失真具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，^a)和^a)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀；^是運動傳播系數(shù)，由于差錯傳播與視頻本身的一些性質(zhì)，如運動劇烈程度有關(guān)，因此，需要有bl系數(shù)來對失真估計方法的精確度進行調(diào)整，e(t)是解碼端得到的殘差，Dc(err)是引起差錯傳播幀的失真。以上公式描述了差錯傳播到第一幀的情況。對于其后各幀的失真估計方法與第一幀相同，只是系數(shù)bpd相應(yīng)變?yōu)閎;和c,，《")=(1-其中，ft為同一GOP的內(nèi)剩余幀數(shù)，/為幀號。所述得到一幅圖像的完整的失真估計，具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中G為一個GOP中的總幀數(shù)，Oc是幀內(nèi)編碼幀或幀間編碼幀的信道失真估計結(jié)果，是會使用到信源編碼端重建幀F(xiàn)r(k)的統(tǒng)計信息。產(chǎn)I所述利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配，具體為根據(jù)RS碼的碼率，在信道條件下的糾錯性能選取n個初始可行碼率集，根據(jù)遺傳方法應(yīng)用于碼率分配模型的收斂性能設(shè)置終止迭代次數(shù)G，初始迭代次數(shù)為零，每次迭代的過程中計算當前可行解集內(nèi)每一個可行解代入目標函數(shù)后計算結(jié)果的倒數(shù)，即適應(yīng)性值Fit(i)，根據(jù)各可行解的適應(yīng)性大小對可行解集進行選擇、交叉和變異操作，當?shù)螖?shù)達到終止次數(shù)后，從可行解集中選擇適應(yīng)性最大的可行解即為最優(yōu)信道碼率分配結(jié)果。所述建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，具體為在通信條件為二進制對稱信道情況下，采用RS(ReedSolomon里德-所羅門碼)碼對數(shù)據(jù)進行保護，假設(shè)碼率為r的RS碼在符號差錯率ps的信道中的差錯率為P，則碼率分配模型具體如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中Kj是第i幀信息所占用的比特數(shù)，Li是信道編碼后的校驗位所占用的比特數(shù)，化(卩)為一個GOP的總失真估計，Rbudget為信道帶寬約束條件，ri為第i幀的信道碼碼率。由于碼率分配模型不滿足傳統(tǒng)的解優(yōu)化問題的方法的約束條件，因此，采用非數(shù)值并行方法一遺傳方法來解決此優(yōu)化問題，遺傳方法通過"交叉"和"變異"操作使優(yōu)化問題不易落入局部最優(yōu)點，能得到全局最優(yōu)點。從而達到更優(yōu)的系統(tǒng)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括如下有益效果本發(fā)明建立了能達到最小信道失真的信道碼碼率分配模型，并且采用遺傳方法求得最優(yōu)碼率分配方法大大提高了信道碼碼率分配的效率和性能。仿真結(jié)果表明本發(fā)明方法比傳統(tǒng)的均衡差錯保護方法在性能上有較大提高，特別是在信道條件比較惡劣的環(huán)境下，可以達到3-4dB的性能提升。圖l為本發(fā)明的工作流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括如下步驟步驟一，將每一幀的幀號k與所在GOP的總幀數(shù)G進行比較，若幀號k小于GOP內(nèi)幀數(shù)，即當前幀在GOP內(nèi)，估計每一幀的信道失真，信道失真估計包括幀內(nèi)編碼幀信道失真、幀間編碼幀信道失真、涉及差錯擴散的總信道失真三個部分的失真估計。所述估計幀內(nèi)編碼幀信道失真，具體為第一步，視頻聯(lián)合工作組制定的H.264參考代碼中對于幀內(nèi)編碼宏塊采用插值估計方法進行差錯掩蓋，在利用H.264解碼器壓縮后的視頻流的解碼過程中，在差錯掩蓋下將幀內(nèi)編碼宏塊分為3種宏塊差錯或丟失的宏塊、已經(jīng)經(jīng)過差錯掩蓋處理的宏塊和正確接收的宏塊，其中，后兩類宏塊可以被用于插值估計。第二步，在采用逐行掃描的片(slice)映射方式下，一幀圖像的解碼順序是由上至下、由左至右，根據(jù)相鄰宏塊的可用性，在第一步的基礎(chǔ)上將一幀圖像中的宏塊分為以下六類①第一行第一列的首宏塊，其上方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有下方相鄰的宏塊可用；②最后一行第一列的宏塊，其下方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有上方相鄰的宏塊可用；③第一行中除了①所指的其他宏塊，其上方不存在的相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；最后一行中除了②所指的其他宏塊，其下方不存在的相鄰宏塊，右方的化(力eMB(/,A:)/-1，M#1其中A為幀的編號，/UA)為第A幀的失真估計值，F(xiàn),(A)和F。(A)為信源編碼端重建幀和輸入數(shù)據(jù)，Z、，為一幀每行及每列包含有多少個宏塊，P&(/)為宏塊內(nèi)第i行，第j列的像素值，i^/)表示下方宏塊對應(yīng)為j列的相鄰像素值，Rp，K2p為左側(cè)像素預(yù)測值，d為歸一化系數(shù)，MB和refMB為當前宏塊和參考宏塊。根據(jù)上式，可以較為精確地估計出幀內(nèi)編碼幀信道失真。表1給出了幀內(nèi)編碼幀的信道失真估計結(jié)果。(實驗中設(shè)定一個圖片組中有15幀，每個圖片組的第一幀采用幀內(nèi)編碼方法)表l.幀內(nèi)編碼幀信道失真估計(foreman序列)12宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和上方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；第一列中除了①和②所指的其他宏塊，其左方不存在相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；⑥一幀中的其他宏塊，其右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上、左和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；第三步，根據(jù)第二步得到的六類宏塊以及其周邊可用宏塊內(nèi)的相鄰像素信息，分別得到方差，方差即為對失真的估計值，具體如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>所述估計幀間編碼幀信道失真，具體為采用基于宏塊拷貝的差錯掩蓋方法，即對于數(shù)據(jù)丟失或解碼出現(xiàn)差錯的宏塊數(shù)據(jù)用前一幀同樣位置的宏塊數(shù)據(jù)進行填充，信道失真由編碼端的重建幀數(shù)據(jù)和解碼端的重建幀數(shù)據(jù)得到。根據(jù)輸入視頻的統(tǒng)計特性，以及對信道編碼器內(nèi)環(huán)路濾波的強度估計，得到一個幀間編碼幀的信道失真估計方法，具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中，^a)和/^a)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀，《-i為參考幀的幀號，是當前重建幀的前一幀。由于此處不涉及差錯傳播，上式第二項為零。由于信源編碼端的環(huán)路濾波的作用，上式可以表示成，)=MX,。W-，—I)]2}其中"描述濾波器強度。F。(k)，F(xiàn)。(k-1)為第k幀和第k-l幀輸入視頻序列。表2給出了幀間編碼幀的信道失真估計與真實值的比較結(jié)果。表2.幀間編碼幀信道失真估計(foreman序列)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>所述估計涉及差錯傳播的總信道失真，具體為:根據(jù)某幀的信道失真估計結(jié)果，結(jié)合信源編碼器的統(tǒng)計信息，得到當前幀對隨后幀差錯傳播的影響，這里幀內(nèi)編碼宏塊不會受差錯傳播的影響，采用系數(shù)(1-Cl)對估計方法進行校正，d是信源編碼的幀內(nèi)編碼率，差錯傳播所引起的隨后第一幀的失真具體為-W)]2}"i-q)五-&(卜i)]2}=(卜^{|>;(,-1)-Frf(")]2}=(1-c!"A(err)其中，sa)和"u)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀；b,是運動傳播系數(shù)，由于差錯傳播與視頻本身的一些性質(zhì)，如運動劇烈程度有關(guān)，因此，需要有bl系數(shù)來對失真估計方法的精確度進行調(diào)整，e(t)是解碼端得到的殘差，Dc(err)是引起差錯傳播幀的失真。以上公式描述了差錯傳播到第一幀的情況。同樣的分析可以得到其后各幀的失真，不同在于系數(shù)h，d相應(yīng)變?yōu)閎2，b3-和C2，C3"':G為同一GOP的內(nèi)剩余幀數(shù)。表3給出了一個圖片組中差錯傳播2幀的估計值與真實值的比較結(jié)果。表3差錯傳播所引起的信道失真估計(foreman序列，傳播二幀)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>結(jié)合上面的分析，得到一幀圖像的失真估計方法-A'《+￡化/尸l其中g(shù)為一個gop中的總幀數(shù)，上式的右邊第一項是幀內(nèi)編碼幀或幀間編碼幀的信道失真估計結(jié)果，第二項是會使用到信源編碼端重建幀F(xiàn)r(k)的統(tǒng)計信息。步驟二，若幀號k大于等于GOP內(nèi)幀數(shù)，建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，并利用遺傳方法優(yōu)化碼率分配結(jié)果，計算最小信道失真問題，得到優(yōu)化后的碼率分配，具體如下根據(jù)不同碼率RS碼在信道條件下的糾錯性能選取n個初始可行碼率集，根據(jù)遺傳方法應(yīng)用于碼率分配模型的收斂性能設(shè)置終止迭代次數(shù)g，初始迭代次數(shù)為零，每次迭代的過程中計算當前可行解集內(nèi)每一個可行解代入目標函數(shù)后計算結(jié)果的倒數(shù)(由于模型是求最小值，適應(yīng)性越大則在隨后的選擇操作中被選擇的概率越大)，即適應(yīng)性值Fit(i)。根據(jù)各可行解的適應(yīng)性大小對可行解集進行"選擇"，"交叉"和"變異"操作，當?shù)螖?shù)達到終止次數(shù)后，從可行解集中選擇適應(yīng)性最大的可行解(即使得模型中目標函數(shù)為最小值的碼率組)即為最優(yōu)信道碼率分配結(jié)果。根據(jù)RS碼的性能曲線選出16個碼率點，得到一個可用碼率集(n，！v*r16)。用4比特的序列將這16個碼率點進行編碼，本實施例中一個圖片組有15幀，因此，二進制編碼后數(shù)據(jù)為一個60比特的數(shù)據(jù)序列。所述建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，具體為在通信條件為二進制對稱信道情況下，采用RS(ReedSolomon里德-所羅門碼)碼對數(shù)據(jù)進行保護，假設(shè)碼率為r的RS碼在符號差錯率ps的信道中的差錯率為p，則碼率分配模型具體如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中Ki是第i幀信息所占用的比特數(shù)，Li是信道編碼后的校驗位所占用的比特數(shù)。化(")為一個gop的總失真估計，Rbudget為信道帶寬約束條件。ri為第i幀的信道碼碼率。所述利用遺傳方法優(yōu)化碼率分配結(jié)果，具體為選定恰當?shù)姆N群規(guī)模、"交叉"和"變異"的概率，初始情況下，隨機選取碼率進行總失真估計計算。在迭代次數(shù)小于終止次數(shù)的條件下，首先進行各元素適應(yīng)度分析，再進行交叉、變異操作直到達到終止次數(shù)G，則得到最優(yōu)碼率分配方法。表4是利用foreman序列所得到的一個實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>綜上所述，本實施例的優(yōu)點為(l)建立了較為精確的信道失真估計方法。該方法在分析了差錯掩蓋方法對信道失真影響的基礎(chǔ)上，考慮了差錯傳播效應(yīng)。從實驗結(jié)果來看，該方法的性能是比較好的。(2)本實施例方法是在以信道失真作為數(shù)據(jù)重要性判斷依據(jù)的概念下得到的。因此，能得到較好的總體系統(tǒng)性能。(3)本實施例方法能根據(jù)不同的信道條件和輸入序列統(tǒng)計特性進行自適應(yīng)調(diào)整，因此效率比較高。權(quán)利要求1.一種信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征在于，步驟一，將視頻傳輸過程中的信道失真分為兩部分涉及差錯傳播的總信道失真和不涉及差錯傳播的信道失真，其中不涉及差錯傳播的信道失真又包括幀內(nèi)編碼幀信道失真、幀間編碼幀信道失真；對幀內(nèi)編碼幀信道失真，利用像素內(nèi)插差錯掩蓋方法和相鄰宏塊像素統(tǒng)計信息進行信道失真的估計，對幀間編碼幀信道失真和涉及差錯傳播的總信道失真，利用宏塊拷貝的方法進行信道失真的估計，將三個部分的信道失真進行綜合，得到一幅圖像的完整的信道失真估計；步驟二，對步驟一估計得到的信道失真，建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述估計幀內(nèi)編碼幀信道失真，具體為第一步，視頻聯(lián)合工作組制定的H.264參考代碼中對于幀內(nèi)編碼宏塊采用插值估計方法進行差錯掩蓋，在利用H.264解碼器壓縮后的視頻流的解碼過程中，在差錯掩蓋下將幀內(nèi)編碼宏塊分為3種宏塊差錯或丟失的宏塊、已經(jīng)經(jīng)過差錯掩蓋處理的宏塊和正確接收的宏塊，其中，后兩類宏塊可以被用于插值估計；第二步，在采用逐行掃描的片映射方式下，一幀圖像的解碼順序是由上至下、由左至右，根據(jù)相鄰宏塊的可用性，在第一步的基礎(chǔ)上將一幀圖像中的宏塊分為以下六類①第一行第一列的首宏塊，其上方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有下方相鄰的宏塊可用；②最后一行第一列的宏塊，其下方和左方無相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，只有上方相鄰的宏塊可用；③第一行中除了①所指的其他宏塊，其上方不存在的相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；最后一行中除了②所指的其他宏塊，其下方不存在的相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，左方和上方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；第一列中除了①和②所指的其他宏塊，其左方不存在相鄰宏塊，右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上方和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；◎一幀中的其他宏塊，其右方的宏塊屬于差錯或丟失的宏塊，上、左和下方的相鄰宏塊屬于正確接收的宏塊，可用于差錯掩蓋；鬼二ZP，很站鬼一ZJ^守到HM八失;E坎!iA漢頭周J^HI用龍塊內(nèi)的相令卩像素信息，分別得到方差，方差即為對失真的估計值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述估計幀間編碼幀信道失真，具體為采用基于宏塊拷貝的差錯掩蓋方法，對于數(shù)據(jù)丟失或解碼出現(xiàn)差錯的宏塊數(shù)據(jù)用前一幀同樣位置的宏塊數(shù)據(jù)進行填充，信道失真由編碼端的重建幀數(shù)據(jù)和解碼端的重建幀數(shù)據(jù)得到，根據(jù)輸入視頻的統(tǒng)計特性，以及對信道編碼器內(nèi)環(huán)路濾波的強度估計，得到一個幀間編碼幀的信道失真估計方法，具體為+￡{,)-dl)],-1)-，-1)]}其中，e表示求期望，^u)和^a)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀，k和k-l為參考幀的幀號，是當前重建幀以及其前一幀，幀間編碼幀信道失真不涉及差錯傳播，上式第二項為零；由于信源編碼端的環(huán)路濾波的作用，上式表示成Z)c=Wx￡(A:)-F0(A:_l)f}其中"描述濾波器強度，F(xiàn)。(k)、F。(k-l)為第k幀和第k-l幀輸入視頻序列。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述估計涉及差錯傳播的總信道失真，具體為-根據(jù)某幀的信道失真估計結(jié)果，結(jié)合信源編碼器的統(tǒng)計信息，得到當前幀對隨后幀差錯傳播的影響，這里幀內(nèi)編碼宏塊不會受差錯傳播的影響，采用系數(shù)(1-Cl)對估計方法進行校正，c,是信源編碼的幀內(nèi)編碼率，差錯傳播所引起的隨后第一幀的失真具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，^a)和^a)為信源編碼端重建幀和信源解碼端的重建幀；bi是運動傳播系數(shù)，由于差錯傳播與視頻本身的一些性質(zhì)，如運動劇烈程度有關(guān)，因此，需要有b,系數(shù)來對失真估計方法的精確度進行調(diào)整，e(t)是解碼端得到的殘差，Dc(err)是引起差錯傳播幀的失真；對于其后各幀的失真估計方法與第一幀相同，只是系數(shù)bnd相應(yīng)變?yōu)閎,和c,，其中，ft為同一GOP的內(nèi)剩余幀數(shù)，/為幀號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述得到一幅圖像的完整的失真估計，具體為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>產(chǎn)l其中G為一個G0P中的總幀數(shù)，A是幀內(nèi)編碼幀或幀間編碼幀的信道失真估計結(jié)果，是會使用到信源編碼端重建幀F(xiàn)r(k)的統(tǒng)計信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配，具體為根據(jù)RS碼的碼率，在信道條件下的糾錯性能選取n個初始可行碼率集，根據(jù)遺傳方法應(yīng)用于碼率分配模型的收斂性能設(shè)置終止迭代次數(shù)G，初始迭代次數(shù)為零，每次迭代的過程中計算當前可行解集內(nèi)每一個可行解代入目標函數(shù)后計算結(jié)果的倒數(shù)，即適應(yīng)性值，根據(jù)各可行解的適應(yīng)性值大小對可行解集進行選擇、交叉和變異操作，當?shù)螖?shù)達到終止次數(shù)后，從可行解集中選擇適應(yīng)性值最大的可行解即為最優(yōu)信道碼率分配結(jié)果。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其特征是，所述建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，具體為在通信條件為二進制對稱信道情況下，采用RS碼對數(shù)據(jù)進行保護，假設(shè)碼率為r的RS碼在符號差錯率ps的信道中的差錯率為P，則碼率分配模型具體如下minDcf)=|>Wx&C'(。,=1其中K,是第i幀信息所占用的比特數(shù)，Li是信道編碼后的校驗位所占用的比特數(shù)，化(P)為一個GOP的總失真估計，Rbudg"為信道帶寬約束條件，ri為第i幀的信道碼碼率。全文摘要一種視頻通信
技術(shù)領(lǐng)域：
的信源信道聯(lián)合編碼中的信道碼碼率分配方法，其中步驟一，將視頻傳輸過程中的信道失真分為兩部分不涉及差錯傳播的信道失真和涉及差錯傳播的總信道失真，其中不涉及差錯傳播的信道失真又包括幀內(nèi)編碼幀信道失真、幀間編碼幀信道失真；利用像素內(nèi)插差錯掩蓋方法和相鄰宏塊像素統(tǒng)計信息對幀內(nèi)編碼幀信道失真進行估計，利用宏塊拷貝的方法對幀間編碼幀信道失真和涉及差錯傳播的總信道失真進行估計，將三個部分的信道失真進行綜合，得到一幅圖像的完整的信道失真估計；步驟二，建立一個使信道失真最小的碼率分配模型，利用遺傳方法得到最優(yōu)碼率分配。本發(fā)明方法信道碼碼率分配的效率和性能。文檔編號H04N7/64GK101287129SQ20081003762公開日2008年10月15日申請日期2008年5月20日優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日發(fā)明者利宋,張文軍,嘉王,胡云峰,蓉解申請人:上海交通大學(xué)