[发明专利]基于最优小波包的联合信源信道编码方法及图像传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像编码压缩及传输领域，尤其涉及基于最优小波包的联合信源信道编码方法及图像传输系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，多媒体通信技术得到日益广泛的应用，数字图像的有效传输是多媒体通信技术中最基础和最重要的部分。有效传输包含两方面的含义，一是传输的可靠性，即传输数据经过有噪信道后的重构图像与原始图像之间的差异很小；二是传输的实时性，即在可接受的时间内将整幅图像通过带宽极其有限的无线信道进行传输。

传统的基于香农分离定理的分离图像传输系统首先将数字图像进行信源压缩编码，再将压缩数据进行信道编码。对于数字图像的信源编码而言，目前已有很多很好的压缩算法，例如基于DCT变换的压缩算法，基于矢量量化的压缩算法以及基于小波变换的压缩算法等等。其中基于小波变换的压缩算法由于其优异的性能最近几年获得更多的关注，基于小波包分解的率失真最优化块分割图像编码算法，是一种很好的基于小波变换的数字图像压缩编码算法，它能够在极高的压缩比情况下，获得很好的重构效果。在信道编码方面，目前已有几种误码性能十分接近香农限的好码可应用到图像传输系统中，如Turbo码，LDPC码，IRA码以及RCPC码等等。

传统的分离系统对信源编码和信道编码进行了简单的结合，其对编解码器的复杂性和存储能力的要求很高，在实际应用中代价太高，从而催生出了联合信源信道编码的图像传输方法。联合信源信道编码系统的主要问题在于信源编码码率和信道编码码率如何分配上，目前来看其解决方法大体上可以分为两类，一类是基于信道最优的信源编码，另一类则是基于信源最优的信道编码，当前大多数的联合信源信道编码系统采用的是基于信源最优的信道编码，这主要是得益于图像压缩算法近年来取得的巨大成功，像JPEG2000以及SPIHT等等一些基于小波变换的图像压缩算法都已经取得很好的压缩性能，并具备了一定的抗噪鲁棒性。

然而这些以信源最优信道编码为基础的联合编码系统的信源编码模块，只是根据某种前提下的最优算法，利用当前信道环境及某种信道编码模式来改变信源编码码率，即图像压缩比，因而其信源编码本身不能自适应的依据信道环境进行调整，自然就失去了一定的传输性能及鲁棒性。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于最优小波包的联合信源信道编码方法。

本发明提供了一种基于最优小波包的联合信源信道编码方法，包括如下步骤：

A．             对信源图像进行小波包编码，根据给定的信道及总目标码率获得P值和σ值，并将P值和σ值代入公式七中，并对信源图像进行小波包分解后的完全小波树进行剪枝，从而得到小波包分解基，所述公式七为小波包剪枝判决式，所述公式七为:

                                                    ；

B．  对进行小波包编码后的数据进行信道编码。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A包括如下步骤：

A1. 完全分解信源图像至一个给定的深度，从而得到完全分解树；

A2. 给定一个初始权重因子λ，并根据查找信道噪声强度表格选取P值，根据信道编码的码率选择σ值，再从完全分解树的叶节点开始根据各节点的代价函数、即通过公式七进行自底向上的剪枝算法，在完全分解树的每一个节点，判断是否要保持其4个子分支，当剪枝工作完成后，就对给定的λ得到了其在噪声信道情况下最优的小波包分解基和每个小波包子带的最优量化编码方式；

A3. 得到最优量化编码方式后，对各小波包子带进行量化编码，判断量化编码后的数据是否到达总目标码率，如果到达总目标码率、那么得到量化编码后的数据为待信道编码的数据，如果没有到达总目标码率、那么通过二分法调整λ、并执行步骤A2，以满足给定的总目标码率。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A2包括如下步骤：

A21. 对于给定的λ计算完全分解树上每个小波包子带的代价；

A22. 对完全分解树进行剪枝，从而使全局的率失真代价最小；

A23. 得到小波包分解基以及各小波包子带最优编码精度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A3包括如下步骤：

A31. 对小波包子带进行块分割及位平面编码；

A32. 判断是否到达目标码率。