[发明专利]基于分布式压缩感知技术的信源编码的方法

权利要求书

1.一种基于分布式压缩感知DCS技术的信源编码的方法，其特征在于：基于视频图像数据源的稀疏性，在对视频图像信号源进行编码时，先利用差值算法增强信号的稀疏性，再利用帧间与帧内数据的相关性，结合DCS技术，按照下述步骤对视频图像数据进行压缩与恢复处理，以便节省采样资源消耗和在传输后获得更好的图像恢复效果：

编码时，先用差值算法处理视频图像数据，再用压缩感知CS技术对数据帧的差值信号执行低速率采样，替代传统信源编码的高速数据采样与小波变换；

解码时，基于帧间和帧内数据的相关性，利用分布式压缩感知DCS技术的稀疏重构算法替代传统信源编码中的小波逆变换，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存储负担，同时增强系统性能和获得更好的图像恢复效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)执行视频图像各帧间的分组和差值算法：将视频图像中连续的N帧分为一组，并保留第一帧图像数据，再分别计算第一帧图像与其后各帧图像的数据差值并保留结果；其中，自然数N为每组的图像帧数，且N≥2；

(2)执行CS技术低速率采样的编码操作：发送端对步骤(1)获得的分组和差值计算结果执行CS技术低速率采样操作，并在获得采样数据后进行发送；

(3)执行DCS技术的解码操作，以恢复信号：接收端收到采样数据与测量矩阵后，对每组图像数据采用DCS技术恢复算法进行联合恢复，即将求解欠定方程组的问题转化为求解满足设定条件的线性规划问题，再对线性规划问题求解，以较大概率准确恢复原来的图像采样数据；

(4)获取原始视频图像信号：将恢复后的各组视频图像的第一帧采样数据与该组内其余各帧的采样数据分别相加，以获取该组内的其余各帧的原始图像数据，并与每组视频的第一帧图像数据共同组成最终的原始视频图像信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，N的取值范围是：[2，14]，以便充分利用连续帧间的相关性，并避免因帧数过多而相关性下降。

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

(21)用CS技术的较高采样率单独对每组视频图像的第一帧进行采样，以保证恢复后的图像质量；

(22)用CS技术的较低采样率分别对每组视频图像中的其余各帧进行采样，以达到更好的压缩效果；

(23)将获得的采样率高的每组视频图像中的第一帧数据和采样率低的其余各帧数据发送出去。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)进一步包括下列操作内容：

(31)对每组图像中的第一帧采样数据采用CS技术进行恢复，获得恢复后的首帧图像数据；

(32)对每组图像中的其余各帧的采样数据采用DCS技术进行恢复，获得该组中除去首帧以外的其余各帧的差值数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用DCS技术对视频压缩数据进行恢复处理的原理是：因为多个连续信号之间既有彼此相关部分，也有各自独立部分，所以对视频信号进行差值处理后，就将每帧的视频信号视为由稀疏的共有部分z_c与稀疏的特有部分z_j两部分组成，以便采用JSM模型中的JSM1模型对其进行分析；这样，经过矩阵变换后，就能够将对每个信号的采样，转化为采用传统CS技术对多个连续信号的共有部分z_c和每个信号的特有部分z_j的分别采样和处理；再在恢复算法中，只要改变线性规划问题的目标函数，就能够利用DCS恢复算法恢复所有信号的共有部分以及每个信号的独有部分，进而恢复出原始信号，达到改善图像信号恢复效果的功能。