[发明专利]一种具有抗误码机制的帧间无损编码与智能解码方法

说明书

技术领域

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，具体涉及一种具有抗误码机制的帧间无损编码与智能解码方法。

背景技术

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、星上存储资源、下传带宽能力等限制，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。卫星图像获取的代价较高，并且图像数据本身也是非常重要的，因此，一般星载压缩系统常采用JPEG-LS无损压缩技术。

JPEG-LS是针对连续色调图像无损压缩的ISO/ITU标准，是对静止图像实现了低复杂度和高压缩比的有效统一，然而星载成像传输技术中，活动的图像是卫星关注的主要对象。卫星图像是由时间上以帧周期为间隔的连续图像组成的时间图像序列。序列图像中，图像在时间上比在空间上通常具有更大的相关性，有时相邻两帧图像的差别仅仅是目标的移动，如图1所示。传统的帧间差分编码方法和具有运动补偿的帧间预测方法把图像划分成许多互不重叠的、相同大小的子块，不同子块利用时间维冗余在参考帧中自适应选择一个最优的模板，如图2所示，采用这个模板进行预测，使子块内的累计预测误差绝对值最小。如果图像空间细节很少或者目标运动量较小时，传统帧间编码方法的编码效率很高，但当图像的空间细节丰富时，有时子块的帧间相关性比帧内相关性还差，传统帧间编码方法的编码效率则相对较低。

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。基于预测的帧内或帧间无损编码方法对误码现象非常敏感，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能力。一般在数据传输通信中，可以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。这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以及后续的应用造成很大的困难。

综上所述，需要研究新的数字图像处理技术，来提高序列图像的压缩比，并提高压缩码流的抗误码能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗误码机制的帧间无损编码与智能解码方法，该帧间无损编码方法弥补了传统压缩方法只是利用序列图像帧内或帧间相关性的盲目性，充分利用序列图像在空间和时间上的相关性，从而能有效地提高序列图像的编码效率。同时本发明提出的方法在信源编码时通过引入分块技术和检纠错编码技术弥补了传统星载压缩算法对星地传输过程中出现误码现象比较敏感的问题。

在具体介绍本发明之前，先介绍一些概念和方法：

1)检纠错(Error Detection and Correction,EDC)编码：把图像分成M×N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。

2)RS(m,n)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。RS(m,n)编码每次针对n字节的码流计算出m-n字节的校验信息，添加在n字节码流后组成m字节的RS校验码流。

3)距离R：为了从压缩码流中准确地辨识出识别码，我们定义两者距离R为：

R(a,b)=Σi=1MΣj=1N|aij-bij|]]>