專利名稱：一種噴泉碼編碼方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編解碼技術(shù)，具體涉及一種噴泉碼編碼方法及裝置。
背景技術(shù)：
噴泉碼是一種無(wú)碼率的線性分組碼，它可以對(duì)有限長(zhǎng)的η個(gè)原始輸入符號(hào)進(jìn) 行編碼，生成無(wú)限多個(gè)編碼符號(hào)。而接收端只需要接收到其中任意Ν(Ν略大于η)個(gè) 編碼符號(hào)，就能以很高的概率成功譯出原始輸入符號(hào)。噴泉碼的編譯碼算法只采用簡(jiǎn) 單的異或運(yùn)算和賦值運(yùn)算，因此具有很低的編譯碼復(fù)雜度。噴泉碼的無(wú)碼率性能和低 編譯碼復(fù)雜度使其能適用于各種通信場(chǎng)景。目前，噴泉碼也已經(jīng)被數(shù)位視頻廣播-手 持(DVB-H =Digital VideoBroadcasting-Handheld)標(biāo)準(zhǔn)和第三代合作伙伴計(jì)劃 (3GPP :3rd GenerationPartnership Project)組織的多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)(MBMS MultimediaBroadcast and Multicast Services) t示}近年來(lái)，噴泉碼引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。目前，對(duì)噴泉碼的研究大都考慮相 等錯(cuò)誤保護(hù)(EEP :Equal Error Protection)的情形，即在編碼時(shí)，需要編碼的數(shù)據(jù)集合中 的輸入符號(hào)被選取的概率都是一樣的。但是在特定的應(yīng)用場(chǎng)景中，例如待傳輸對(duì)象是圖像、音視頻等時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的重要 程度不相同時(shí)，此時(shí)采用EEP會(huì)使得具有不同重要程度的數(shù)據(jù)被選取的概率一樣，譯碼性 能不是很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種噴泉碼編碼方法及裝置，具有較好的譯碼性能。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種噴泉碼編碼方法，包括從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；將所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，所述至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的
重要程度；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從所述數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編 碼，所述概率選擇參數(shù)與所述數(shù)據(jù)子集合一一對(duì)應(yīng)，所述概率選擇參數(shù)的大小與所述數(shù)據(jù) 子集合的重要程度對(duì)應(yīng)。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種噴泉碼編碼裝置，包括提取單元，用于從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；拆分單元，用于將所述提取單元提取的數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，所述 至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的重要程度；編碼單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從所述拆分單元分成的至少兩個(gè) 數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，所述概率選擇參數(shù)與所述數(shù)據(jù)子集合一一對(duì) 應(yīng)，所述概率選擇參數(shù)的大小與所述數(shù)據(jù)子集合的重要程度對(duì)應(yīng)。從本發(fā)明實(shí)施例提供的以上技術(shù)方案可以看出，從上可知，本發(fā)明實(shí)施例可以將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合按照重要程度的不同分成不同的數(shù)據(jù)子集合，并且在編碼過(guò)程中根據(jù) 預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)從數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，概率選擇參數(shù)的 大小與數(shù)據(jù)子集合的重要程度對(duì)應(yīng)，使重要程度高的輸入符號(hào)被選取的幾率增加，相應(yīng)地， 編碼端在譯碼時(shí)得到重要程度高的編碼符號(hào)的幾率也增加，從而編碼端可以較大程度地恢 復(fù)輸入數(shù)據(jù)，具有較好的譯碼性能。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中一種噴泉碼編碼方法的流程圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中一種噴泉碼編碼方法的流程圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例中噴泉碼編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例中仿真處理中譯碼性能與譯碼開銷的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。先介紹本發(fā)明實(shí)施例提供的噴泉碼編碼方法，圖1描述了本發(fā)明一實(shí)施例中一種 噴泉碼編碼方法的流程，可以如下所述。101、從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合。例如，待編碼對(duì)象可以是圖像、音頻、視頻等；其中，圖像可以是一層圖像，如灰度 圖像、或RGB圖像中的一層等。例如，可以利用小波變換從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；在待編碼對(duì) 象是圖像時(shí)，還可以直接讀取各像素點(diǎn)的數(shù)值。102、將數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，該至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的重 要程度。例如，可以將數(shù)據(jù)集合中具有相同重要程度的數(shù)據(jù)放在同一個(gè)數(shù)據(jù)子集合，具體 地，可以將數(shù)據(jù)集合中數(shù)據(jù)的相同位置的比特位的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)子集合，相同位置的 比特位的數(shù)據(jù)具有相同的重要程度，從而將數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合。將不同 重要程度的數(shù)據(jù)區(qū)分處理的噴泉碼編碼方法可以稱為不等錯(cuò)誤保護(hù)(UEP =Unequal Error Protection)噴泉碼編碼方法。例如在數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位存儲(chǔ)時(shí)，由于一個(gè)字節(jié)具有8個(gè)比特位， 并且該8個(gè)比特位的重要程度各不相同，重要程度從高位比特到低位比特逐漸降低，此時(shí) 可以以字節(jié)為單位存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相同位置的比特位的數(shù)據(jù)分成8個(gè)數(shù)據(jù)子集合。需要說(shuō)明 的是，本發(fā)明實(shí)施例并不對(duì)數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)以何種單位進(jìn)行存儲(chǔ)，例如以5個(gè)比特為單
6位進(jìn)行存儲(chǔ)，以10個(gè)比特為單位進(jìn)行存儲(chǔ)等，都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。103、根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編 碼；其中，概率選擇參數(shù)與數(shù)據(jù)子集合一一對(duì)應(yīng)，概率選擇參數(shù)的大小與數(shù)據(jù)子集合的重要 程度對(duì)應(yīng)。概率選擇參數(shù)表示編碼過(guò)程中數(shù)據(jù)子集合中的某一個(gè)輸入符號(hào)被選取的概率，噴 泉碼編碼裝置在對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行噴泉碼編碼時(shí)，就根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)子集合的概率選擇參數(shù)從 各個(gè)數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)；由于各個(gè)數(shù)據(jù)子集合的重要程度互不相同，相應(yīng)的各個(gè) 數(shù)據(jù)子集合的概率選擇參數(shù)也可以是互不相同，當(dāng)然也不排除有部分?jǐn)?shù)據(jù)子集合的概率選 擇參數(shù)相同的情況；從而在數(shù)據(jù)子集合中隨機(jī)選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼時(shí)，由于各個(gè) 數(shù)據(jù)子集合的概率選擇參數(shù)不同，因此各個(gè)數(shù)據(jù)子集合中的輸入符號(hào)被選擇的概率就不 同，重要程度高的數(shù)據(jù)子集合中的輸入符號(hào)被選擇的幾率相對(duì)要高一些。概率選擇參數(shù)是預(yù)先設(shè)定的，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景可以設(shè)定不同的概率選擇參 數(shù)。例如，概率選擇參數(shù)具體可以采用如下方式確定確定待編碼對(duì)象的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的目 標(biāo)函數(shù)；求解目標(biāo)函數(shù)獲得概率選擇參數(shù)。從上可知，本實(shí)施例可以將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合按照重要程度的不同分成不同的 數(shù)據(jù)子集合，并且在編碼過(guò)程中根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)從數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符 號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，概率選擇參數(shù)的大小與數(shù)據(jù)子集合的重要程度對(duì)應(yīng)，使重要程度高的 輸入符號(hào)被選取的幾率增加，相應(yīng)地，編碼端在譯碼時(shí)得到重要程度高的編碼符號(hào)的幾率 也增加，從而編碼端可以較大程度地恢復(fù)輸入數(shù)據(jù)，具有較好的譯碼性能。如下介紹本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種噴泉碼編碼方法，圖2描述了該另一實(shí)施 例的流程，該實(shí)施例以待編碼對(duì)象為圖像為例進(jìn)行說(shuō)明，可以理解的是，在待編碼對(duì)象不是 圖像時(shí)也可以采用類似的方式進(jìn)行處理，本發(fā)明實(shí)施例不再贅述。201、從圖像數(shù)據(jù)中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合S。例如，可以直接讀取圖像的各像素點(diǎn)的數(shù)值，或者可以利用小波變換從圖像中提 取若干層的數(shù)據(jù)，并將S中的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位存儲(chǔ)。202、按照比特位的高低順序?qū)⒓蟂中的數(shù)據(jù)分成不同重要程度的數(shù)據(jù)子集合。例如，按照比特位的高低順序?qū)⒓蟂中的數(shù)據(jù)分成8個(gè)不同重要程度的數(shù)據(jù)子 集合Sl，iv·· S8 ；假設(shè)數(shù)據(jù)集合S中共包括η個(gè)字節(jié)，將該η個(gè)字節(jié)的第一個(gè)比特的數(shù)據(jù)取 出，組成第一個(gè)數(shù)據(jù)子集S1，依次類推，將S分成8個(gè)子集合Sl，s2,…知。203、將數(shù)據(jù)子集合作為輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行UEP噴泉編碼。例如，將Sl，s2··· S8作為輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行UEP噴泉編碼，進(jìn)行UEP噴泉編碼時(shí)按照數(shù) 據(jù)子集合S1, s2，分別對(duì)應(yīng)的概率選擇參數(shù)從Sl，S2，中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行編碼， 并發(fā)送編碼后的編碼符號(hào)，從而完成編碼端的操作。204、接收端收到編碼符號(hào)后開始譯碼。接收端收到預(yù)置數(shù)量的編碼符號(hào)后開始譯碼，恢復(fù)輸入數(shù)據(jù)為S' 1； s' 2，… S' 8;由8' s' 2，…S' 8重新組合成圖像數(shù)據(jù)S'；再由S'恢復(fù)圖像。其中，預(yù)置數(shù) 量可以少于或等于或多余編碼端發(fā)送的編碼符號(hào)的數(shù)量，具體可以根據(jù)需要恢復(fù)的圖像的 精確度進(jìn)行設(shè)置，圖像的精確度要求越高，則預(yù)置數(shù)量的數(shù)值越大。從上可知，本實(shí)施例可以將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)按照字節(jié)中比特位重要程度的不同分成不同的數(shù)據(jù)子集合，并且在編碼過(guò)程中根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)從數(shù) 據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，概率選擇參數(shù)的大小與數(shù)據(jù)子集合的重要程度 對(duì)應(yīng)，使重要程度高的輸入符號(hào)被選取的幾率增加，相應(yīng)地，編碼端在譯碼時(shí)得到重要程度 高的編碼符號(hào)的幾率也增加，從而編碼端可以較大程度地恢復(fù)輸入數(shù)據(jù)，具有較好的譯碼 性能。如下介紹本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種噴泉碼編碼方法，該實(shí)施例主要描述概率 選擇參數(shù)的確定過(guò)程，該實(shí)施例以待編碼對(duì)象為圖像為例進(jìn)行說(shuō)明，可以理解的是，在待編 碼對(duì)象不是圖像時(shí)也可以采用類似的方式進(jìn)行處理，本發(fā)明實(shí)施例不再贅述。令
權(quán)利要求
1.一種噴泉碼編碼方法，其特征在于，包括從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；將所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，所述至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的重要 程度；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從所述數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼， 所述概率選擇參數(shù)與所述數(shù)據(jù)子集合一一對(duì)應(yīng)，所述概率選擇參數(shù)的大小與所述數(shù)據(jù)子集 合的重要程度對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述將所述數(shù)據(jù)集合分成至少 兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合的步驟包括將所述數(shù)據(jù)集合中數(shù)據(jù)的相同位置的比特位的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)子集合，從而將所述 數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合。
3.如權(quán)利要求2所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)以字節(jié)為 單位存儲(chǔ)；所述將所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合包括將以字節(jié)為單位存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相同位置的比特位的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)子集合，從而將 所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合。
4.如權(quán)利要求1所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述編碼對(duì)象為一層圖像；所述從編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合的步驟包括讀取所述一層圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)值，將讀取的數(shù)據(jù)作為需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；或利用小波變換從所述一層圖像中讀取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述概率選擇參數(shù)采用 如下方式確定確定所述待編碼對(duì)象的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；求解所述目標(biāo)函數(shù)獲得所述概率選擇參數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述待編碼對(duì)象是一層圖像，所 -層圖像的應(yīng)用場(chǎng)景是圖像傳輸，所述目標(biāo)函數(shù)為Σ^Ο-λ,)max ρ =—-述s.t./=1 =υ = 1,··.,Γr·yu = Si {\-β(\-^ρ,·α,·η· )),A=I/ (χ) = Ω'(χ)/Ω'(1)Sj(X) = enpjMy{x-l)r.'=I其中，r是數(shù)據(jù)子集合的數(shù)量；P是譯碼性能，Wi為第i個(gè)數(shù)據(jù)子集合的權(quán)重^la是第 個(gè)數(shù)據(jù)子集合中某一輸入符號(hào)經(jīng)過(guò)1次迭代譯碼后，還沒(méi)有被恢復(fù)的概率；Pk是編碼過(guò)程中第k個(gè)數(shù)據(jù)子集合中輸入符號(hào)被選取的概率；α k · η是第k個(gè)數(shù)據(jù)子集合中輸入符號(hào)的 數(shù)量；Ω (χ)是編碼符號(hào)的度分布，Ω ‘ (χ)是對(duì)Ω (χ)求導(dǎo)；μ = Ω' (1)是編碼符號(hào)的 平均度值。
7.如權(quán)利要求5所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述待編碼對(duì)象是一層圖像，所 述一層圖像的應(yīng)用場(chǎng)景是圖像傳輸，所述目標(biāo)函數(shù)為
8.如權(quán)利要求5所述的噴泉碼編碼方法，其特征在于，所述待編碼對(duì)象是一層圖像，所 述一層圖像的應(yīng)用場(chǎng)景是圖像傳輸，所述目標(biāo)函數(shù)為
9. 一種噴泉碼編碼裝置，其特征在于，包括 提取單元，用于從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；拆分單元，用于將所述提取單元提取的數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，所述至少 兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的重要程度；編碼單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從所述拆分單元分成的至少兩個(gè)數(shù)據(jù) 子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，所述概率選擇參數(shù)與所述數(shù)據(jù)子集合一一對(duì)應(yīng)， 所述概率選擇參數(shù)的大小與所述數(shù)據(jù)子集合的重要程度對(duì)應(yīng)。
10.如權(quán)利要求9所述的噴泉碼編碼裝置，其特征在于，所述拆分單元包括 比特位提取單元，用于提取所述數(shù)據(jù)集合中數(shù)據(jù)的相同比特位； 子集合生成單元，用于將所述比特位提取單元提取的相同比特位的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù) 子集合，從而將所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合。
全文摘要
本發(fā)明涉及編解碼技術(shù)，公開了一種噴泉碼編碼方法及裝置，其中噴泉碼編碼方法包括從待編碼對(duì)象中提取需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合；將所述數(shù)據(jù)集合分成至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合，所述至少兩個(gè)數(shù)據(jù)子集合具有不同的重要程度；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的概率選擇參數(shù)，從所述數(shù)據(jù)子集合中選擇輸入符號(hào)進(jìn)行噴泉碼編碼，所述概率選擇參數(shù)與所述數(shù)據(jù)子集合一一對(duì)應(yīng)，所述概率選擇參數(shù)的大小與所述數(shù)據(jù)子集合的重要程度對(duì)應(yīng)。使用本發(fā)明，具有較高的譯碼性能。
文檔編號(hào)H03M13/00GK102130690SQ20101000124
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者余國(guó)華, 林雪紅, 謝飛, 魏岳軍 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 華為技術(shù)有限公司