[发明专利]基于压缩感知技术的分布式信源编码的方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知CS技术的分布式信源编码DSC的方法，其特征在于：基于视频图像数据源的稀疏特性，在分布式信源编码DSC过程的相应操作步骤中，利用CS技术处理视频图像数据和执行对应的恢复处理：用CS操作和CS的稀疏重构分别替代传统信源编码中的数据采样与离散余弦DCT变换操作和DCT逆变换，以便利用很少的测量数据重建视频图像源，降低系统的采样速率和储存负担，增强系统的鲁棒性，并实现三种不同结构的分布式信源编码的构建；该方法包括下述操作步骤：

步骤1、基本层的编码实现：发送端先对视频图像源X执行采样与压缩操作，获得压缩后的系数；再对该压缩后的系数进行量化编码的操作，转化为相应的量化比特流进行传输；

步骤2、增强层的编码实现：发送端先对视频图像源X执行采样与压缩操作，获得压缩后的系数；再基于WZC(Wyner-Ziv编码)理论对该压缩后的系数顺序执行嵌套量化NQ和SWC(Slepian-Wolf编码)的操作，以进一步降低传输速率；其中，执行的嵌套量化NQ和SWC编码操作的具体内容为：

执行嵌套量化NQ是分割粗量化器的区间产生具有更小量化区间的细量化器的量化方法：量化编码时，先用细量化器对压缩系数进行量化，然后，实际只发送其量化值在粗量化器中对应的嵌套陪集索引值B所对应的比特流：[B₀，B₁，...，B_n]，以节省码率；式中，n＝log₂N，0≤B≤N-1，N是每个粗量化区间所包含的细量化区间的个数；

执行SWC编码是利用NQ操作的输出和基本层信息之间的相关性，对前者进行压缩而进一步降低传输速率；具体操作内容为：对[B₀，B₁，...，B_n]中不同的B_i比特进行不同速率的编码，即用分层编码方法对NQ输出的不同比特层进行编码，其中每个比特层对应的SWC速率是根据信源数据和边信息数据的相关性进行统计得到的；操作时根据需求发送不同数目的比特层，以支持系统的速率可变性；SWC的实现是采用非规则重复累积IRA码进行信源编码得到压缩比特；

步骤3、为对抗信道的删余，发送端对基本层的量化比特流和增强层SWC编码后的比特流都进行信道编码，然后将编码比特分别发送到各自的删余信道进行传输；

步骤4、基本层进行译码：接收端先对接收到的基本层的编码比特进行信道译码得到量化比特流，再对其执行反量化得到估计的压缩系数，该压缩系数经过压缩变换的反操作后，恢复为原始视频图像数据流的估计序列；然后接收端对该原始视频图像数据流的估计序列进行与增强层相同的采样与压缩操作处理，得到用于辅助增强层译码的边信息Y；

步骤5、增强层实现译码：接收端利用基本层提供的边信息Y，对经过信道删余的增强层编码比特流进行信源信道联合译码，即SWC译码和信道译码是联合进行的；然后对译码比特进行反量化和压缩变换的反操作；完成译码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5进一步包括下列操作内容：

(51)执行SW译码：对接收到的增强层不同比特层B_i的编码比特流，联合边信息Y进行信源信道联合译码，即利用边信息Y进行包括IRA码和信道码的一种喷泉码、即LT码的Raptor码的联合译码来恢复对应的比特流B_i；

(52)执行嵌套反量化：根据恢复的比特流[B₀，B₁，...，B_n]，寻找与边信息Y距离最近的量化点，作为压缩系数在测量后的估计值；

(53)利用压缩系数估计值进行稀疏重构，恢复原始视频图像信号序列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述数据采样和离散余弦DCT变换操作的原理是：把数据流分成4×4像素块，再乘以DCT变换矩阵后，将视频源从时间域变换到频域；因在变换后得到的4×4变换系数矩阵中，信号的能量主要集中于少数几个变换系数，且低频的变换系数有较大能量；为降低传输速率，只传送前几个变换系数；

所述DCT逆变换的实现原理是：在DCT逆变换时，将DCT变换系数乘以逆DCT变换矩阵就能得到恢复序列。