[发明专利]一种基于极化码属性降低图像传输失真率的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像传输技术领域，尤其涉及一种基于极化码属性降低图像传输失真率的方法。

背景技术

2009年，Arikan提出的极化码编码方案，在二进制离散无记忆信道(B-DMCs)下，其对称容量不仅能达到香农极限，并且具有较低的编码和译码复杂度[1]。极化码是基于信道极化的现象构造得到的，编码的过程就是为了区分码字中哪些比特是无错的，哪些是完全错误的。经过极化后的信道，，使得部分信道的容量接近于1，而另一部分的信道的容量接近于0，这样在信道容量接近于1的完好信道上发送信息比特，而在信道容量接近于0的噪声信道上发送休眠比特。在Arikan提出这一理论之后，极化码被广泛应用于理论研究和应用之中。

极化码作为一种信道编码，最重要的应用就是要提升其在有噪声干扰的通信系统中的可靠性。近些年，一些为了进一步提升极化码纠错性能的方法被提出。

这些工作包括：接续消除译码器(SC)的列表(SCL)译码算法[2]，接续消除译码器(SC)的堆栈(SCS)译码算法[3]，非二进制极化码[4]，以及一些更复杂的构造方法[5，6]。

极化码在多媒体传输系统中的应用很少在文献中被提及。作者在文献[7]中讨论了极化码在高斯白噪声信道(AWGN)和瑞利衰落信道(Rayleigh)两种信道下语音通信系统中的应用。在文献[8]中，作者对经过极化码编码后的灰度图像在高斯(AWGN)信道中采用正交频分复用(OFDM)系统的性能进行了研究。文献[9]中，作者讨论了极化码在无线通信信道中的性能。

针对有限码长的实际系统中，虽然极化现象并不是那么完美，但是发现译码后码字中的信息比特有不等的错误概率。极化码的这一天然属性为不等错误保护(UEP)提供了可能，所谓的不等保护特性就是对于那些敏感的比特流提供更多的保护使得它们具有更低的误比特率[10]。其中一个典型的不等错误概率保护(UEP)就是将其应用到图像传输中，即不同敏感程度的图像比特给予不等的保护。值得高兴的是，目前为止，还没有研究将极化码的不等保护属性(UEP)应用到图像传输中，这样就激发我们在这篇文章中的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于极化码属性降低图像传输失真率的方法，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于极化码属性降低图像传输失真率的方法，所述方法包括以下步骤：

A、将图像的每个像素转化为字节比特进行排列；

B、将排列好的图像字节比特映射进极化码内；

C、利用极化码对图像字节比特进行编码；

D、利用BPSK对编码后的比特流进行调制；

E、将调制过的图像符号在模拟的无线信道传输给接收端；

F、在接收端将图像符号采用BPSK进行解调并接续消除法译码；

G、将解调译码后的图像信息解映射把图像字节比特与极化码分离；

H、将分离出来的图像字节比特流重建还原成图像。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤C中还包括以下步骤：

C1、将图像比特中权重较高的比特放置到极化码错误概率较低的比特上。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中还包括以下步骤：

A1、在将图像的像素采用二进制数据转化为字节比特；

A2、将转化的字节比特排列成一个行矢量。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤B中利用高斯近似法预测每个信息比特的后验错误概率。

本发明的进一步技术方案是：所述方法中的极化码的码长为1024，码率为1/2。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中每个像素字节的比特设置一个重要性的权重。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤E中只要传输码率不大于信道容量信息比特能够正确译码。

本发明的进一步技术方案是：所述极化码不同位置信息比特的错误概率的数量级不一样。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中图像像素字节中不同的比特具有不同的重要性。

本发明的进一步技术方案是：所述极化码具有4096帧数据。

本发明的有益效果是：本方法利用极化码的不等保护，改善图像传输的质量，获得7dB左右的PSNR增益，从而使得图像传输的失真率降低，将像素字节比特流中相对重要的比特映射到极化码误比特率较低的信道上进行编码，然后传输，这样译码时，重要比特出错的可能性较低，即实现了对像素中相对重要的比特的保护，从而接收方收到的图像能够更好的还原。

附图说明