差错信道下的多描述图像编码研究

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1、第一章绪论二、基于标量量化的多描述编码多描述标量量化是一种简单高效的多描述编码形式，但多描述编码难以避免地会引入冗余，占用更多带宽。在此背景下，本文提出一种将多描述标量量化与高效的SPIHT编码联合起来的多描述编码方法，提高多描述编码的编码效率。首先在两描述的多描述标量量化基础上进行多维度索引分配扩展，得到由粗量化索引形成的多个描述，然后采用SPIHT编码方法对每个多描述码流进行熵编码。三、基于感兴趣区域的分层多描述图像编码目前，分层多描述编码己成为研究的热点。本文结合多描述编码和分层编码两者各

2、自的优势，提出一种差错信道下基于感兴趣区域的分层多描述图像编码方法。该方法利用SPIHT编码的分层内嵌特性，首先将图像编码为多个SPIHT描述码流，再根据感兴趣区域将每个多描述码流分为基本层码流和增强层码流。该分层多描述编码方法具有和多描述编码同样的抗误码性能，并且不像单一的分层编码那样必需一个可靠的传输子信道。1．4论文组织结构本文各章节内容是按照以下形式进行组织的：第一章为绪论，介绍研究背景和研究现状，最后说明本文的主要研究工作。第二章对差错信道下的多描述图像编码研究进行综述，详细叙述了多描

3、述编码的理论基础以及目前各种多描述图像编码方法。第三章分析了基于框架扩展的多描述编码方法，构造了一种具有良好差错恢复性能的均匀紧支框架，以实现差错信道下的高效图像传输。第四章介绍了基于标量量化的多描述图像编码，提出一种多描述标量量化与SPIHT编码相结合的多描述编码方法。第五章将多描述编码和分层编码结合起来，充分利用两种编码方法各自的优点，提出一种基于感兴趣区域的分层多描述编码方法。第六章对全文进行总结。4第二章多描述图像编码研究简介2．1多描述编码信息论基础在1979年9月IEEE的信息论会议

4、上，多描述编码被Ozarow，Wyner，wolf和Ziv等人作为信息论研究领域的一个问题而提出瞳3。在随后的十几年间有很多人对此问题进行了深入的研究，这为后来多描述编码在图像压缩编码领域的发展提供了峰实的理论基础。2．1．1信息速率失真函数首先讨论离散无记忆信源熵压缩编码的信息论速率失真函数。设x和y分别表示信源字和码字，其中x=(xl，z2，⋯，xⅣ)，y=(y1，y2，⋯，yⅣ)，假定单个信源字母与码字母之间的失真可通过某种准则确定，并把它记为d(x。，y。)，则信源字和码字的失真值为：1

5、一=^，d(x，y)=寺∑d(矗，儿)(2．1)』’一=I如果将编码器看为一个广义信道，则，(X，y)就是信源通过编码器传输的信息速率，所以理想的熵编码器的输出可能达到的最低熵率就是信源通过编码器所必须传输的最低信息速率。该最低信息速率取决于信源的统计特性p、分组码长度N、字失真矩阵和允许的最大平均失真D。如果给定前面三个参数，那么该最低信息速率即为允许的最大平均失真D的函数，即：RⅣ(D)=II哄n(，(x，y)，E(d(x，少))≤D)(2．2)其中，min是在平均失真满足以下情况时取得的：

6、E(d(x，y))=∑∑p(石)g(yx)J(x，y)≤D(2．3)Iy如果进一步对RⅣ(D)在所有可能N下取得最小，则可以得到一个只取决于信源统计特性和失真定义的函数R(D)，即：1R(D)=i妒去尺Ⅳ(D)(2．4)、。N”、。上式足(D)函数就被定义为信源的信息速率失真函数，或简称率失真函数。尺(D)函数具有如下性质：第二章多描述图像编码研究简介{、露(圆虽数是。的凹函数；II、R(D)的定义域为(Dmin’∞)，并且是非增函数。根据上面的性质可以得到霞(聊赭线的一般形状如匿2．羔所示。R

7、(D)▲j图2．1R(D)函数曲线的一般形式对于多描述编码，设X表示随机髂源，D表示率失囊函数中允许的最大平均失真，尺表示码率。设计多个编解码器{C。，i=1，2，⋯，M}，使得各个￡的率失真函数炎；(母)满足给定要求，任何￡组合所褥的失真0必须小于爨i嚣{砬}，并且{C1，C：，¨，，％)的率失真函数取得全局最优值“¨。两描述多描述编码的基本结构如图2．2所示，解码器l稠2所在信道称之为边沿信道(si(1eeha融e1)，解码器O所在信道称为中央信道(centralchannel)。．i～⋯⋯

8、一⋯]X‘l。基基{’’Rt’‘1．瓣羁警1．}◆信源薹i⋯⋯。’：：三。：：一⋯：”l瓣羁器。}x’o。’编码器；．．⋯．．一⋯一【．．．．。。～一，，一+峨⋯k⋯(三二Pl圈2．2两搓述的多撼述编码结构图设给定三个有限状态的重建信号氟，雪，，碧：分别表示解码器o，1和2的输出，著定义失真度量为屯：菇×疋一震。，萨o，王，2。对于x”×兄空瓣上包含n个分量的信号矢量，其失真由平均值来定义：厶(龋≯去喜州槭)^币柑％．．，‰)缇∞定义l：如果存在两个描述f(x)∈{l，2，，2”莛》和歹《戈)≤