一種抗誤碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抗誤碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法，包括：星上編碼步驟：把圖像劃分成互不重疊的子塊；對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行JPEG-LS編碼；每K個(gè)子塊后插入一組EDC信息形成檢錯(cuò)碼流；進(jìn)行RS(m,n)糾錯(cuò)編碼；對(duì)檢糾錯(cuò)碼流按c*m字節(jié)分成等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包；在壓縮碼流前加入每幀的壓縮幀頭，而在其壓縮碼流后加入每幀的壓縮幀尾。地面解碼步驟：采用距離最小化準(zhǔn)則從碼流中搜索壓縮幀頭，并提取一幀的壓縮碼流；在幀頭中提出多份壓縮信息；采用距離最小化準(zhǔn)則從壓縮碼流中搜索包識(shí)別碼，并提取c*m字節(jié)的數(shù)據(jù)包；進(jìn)行RS(m,n)解碼；搜索EDC識(shí)別碼；每個(gè)子塊獨(dú)立進(jìn)行JPEG-LS解碼，并拼接成完整的圖像。本發(fā)明方法可以很好地對(duì)誤碼進(jìn)行糾正。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種抗誤碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理與信號(hào)傳輸相結(jié)合的交叉科技【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種抗誤 碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著星載成像載荷種類(lèi)和分辨率的提高，在有效觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)衛(wèi)星獲取的圖像數(shù) 據(jù)量越來(lái)越大。受地面接收站地理分布、衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸帶寬能力等限制，海量的圖像 數(shù)據(jù)給衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理造成極大的壓力，進(jìn)行星載圖像壓縮是解決該問(wèn)題的必然選擇。由于 衛(wèi)星遙感成像一方面圖像獲取的代價(jià)高，另一方面獲取的數(shù)據(jù)本身就很重要，因此，星載壓 縮系統(tǒng)往往采用無(wú)損壓縮技術(shù)。
[0003] 在星地傳輸通信時(shí)，由于傳輸介質(zhì)的開(kāi)放性使得信號(hào)極易受外界環(huán)境的干擾，導(dǎo) 致壓縮碼流傳輸過(guò)程中出現(xiàn)誤碼和丟包現(xiàn)象?；陬A(yù)測(cè)的無(wú)損編碼方法對(duì)誤碼或丟包現(xiàn)象 非常敏感，即使一個(gè)比特的錯(cuò)誤也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤嚴(yán)重?cái)U(kuò)散，因此必須采取相應(yīng)的措施提高碼 流數(shù)據(jù)的抗誤碼/丟包能力。一般在數(shù)據(jù)傳輸通信中，可W采用重傳協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)的可 靠傳輸。然而，對(duì)于衛(wèi)星通信，重傳并不可行。該一方面是由于衛(wèi)星通信有實(shí)時(shí)性要求，另 一方面衛(wèi)星圖像編碼后的數(shù)據(jù)量大，反復(fù)重傳會(huì)導(dǎo)致信道堵塞。地面解壓縮系統(tǒng)對(duì)存在誤 碼和丟包的壓縮碼流進(jìn)行解碼，致使解壓縮圖像與真實(shí)的衛(wèi)星觀測(cè)圖像出現(xiàn)誤差，給衛(wèi)星 圖像分析和解釋W(xué)及后續(xù)的應(yīng)用造成很大的困難。
[0004] 綜上所述，需要研究新的星載壓縮算法，提高星載壓縮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，解決傳輸過(guò) 程中出現(xiàn)的誤碼和丟包的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種抗誤碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法。通過(guò)在信 源編碼時(shí)引入分塊壓縮技術(shù)和檢糾錯(cuò)編碼技術(shù)，該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)星載壓縮算法對(duì)星地傳 輸過(guò)程中出現(xiàn)誤碼或丟包現(xiàn)象非常敏感的問(wèn)題；而地面解碼時(shí)合理利用該些檢糾錯(cuò)信息， 從而較好地解決誤碼和丟包的問(wèn)題。
[0006] 在具體介紹本發(fā)明之前，先介紹一些概念和方法：
[0007] 1)檢糾錯(cuò)巧rror Detection and Correction,邸C)編碼；把圖像分成 MXN 大 小的子塊，每個(gè)子塊獨(dú)立進(jìn)行編碼，然后統(tǒng)計(jì)該子塊變長(zhǎng)壓縮碼流的特征信息，例如碼流長(zhǎng) 度，因此又稱(chēng)為塊檢錯(cuò)編碼。
[000引 2)RS糾錯(cuò)編碼；RS碼是一類(lèi)具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的多進(jìn)制BCH碼，既能糾正隨機(jī)錯(cuò) 誤也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤。
[0009] 扣距離R ;為了從碼流中準(zhǔn)確地辨識(shí)出帖識(shí)別碼（FHead)和包識(shí)別碼（P化ad)，我 們定義兩者距離R為：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種抗誤碼和丟包的信源編碼與智能解碼方法，其特征在于，所述方法包括如下步 驟： (1) 星上編碼步驟： (1. 1)利用星載成像系統(tǒng)獲取圖像f，把圖像f劃分成互不重疊且大小為MXN的子塊f^，i= 1，2,. . .，SumI，SumI為子塊總數(shù)，（M,N)為預(yù)設(shè)值； (1. 2)每個(gè)子塊進(jìn)行JPEG-LS編碼，并統(tǒng)計(jì)其EDC信息； (1. 3)每K個(gè)子塊后插入一組EDC信息形成檢錯(cuò)碼流，K為預(yù)設(shè)值，所述一組EDC信息 為該K個(gè)子塊所對(duì)應(yīng)的EDC信息； (1. 4)對(duì)步驟（1. 3)獲得的檢錯(cuò)碼流進(jìn)行RS(m，n)糾錯(cuò)編碼； (1. 5)對(duì)步驟（1. 4)獲得的檢糾錯(cuò)碼流按c*m字節(jié)分成等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包前加 入包識(shí)別碼和包計(jì)數(shù)，c為預(yù)設(shè)值； (1.6)在步驟（1.5)獲得的壓縮碼流前加入每幀的壓縮幀頭，而在其壓縮碼流后加入 每幀的壓縮幀尾； (2) 地面解碼步驟： (2. 1)采用距離最小化準(zhǔn)則從碼流中搜索壓縮幀頭，并提取一幀的壓縮碼流； (2. 2)在幀頭中提出多份壓縮信息，統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)比特位，再進(jìn)行篩選得到分塊參數(shù)、近無(wú) 損度、圖像的行和列信息，供解碼時(shí)使用； (2. 3)采用距離最小化準(zhǔn)則從壓縮碼流中搜索包識(shí)別碼，并提取c*m字節(jié)的數(shù)據(jù)包； (2.4)對(duì)步驟（2.3)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS(m，n)解碼，得到第4層數(shù)據(jù)，該層僅包含圖像 壓縮碼流和各分塊的EDC信息； (2. 5)在步驟（2. 4)獲得的數(shù)據(jù)中搜索EDC識(shí)別碼，并對(duì)對(duì)應(yīng)比特位統(tǒng)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行篩 選，得到正確的EDC檢錯(cuò)信息； (2. 6)利用步驟（2. 5)提取的EDC信息分割壓縮碼流得到每個(gè)子塊的碼流，每個(gè)子塊獨(dú) 立進(jìn)行JPEG-LS解碼，并拼接成完整的圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1. 3)具體為：每完成K個(gè)子塊的 EDC信息統(tǒng)計(jì)就向壓縮碼流中插入a組的EDC信息，組成第4層檢錯(cuò)碼流數(shù)據(jù)，其中每一組 EDC信息為該K個(gè)子塊所對(duì)應(yīng)的EDC信息，a為預(yù)設(shè)值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟（1.4)具體為：對(duì)所述第4層檢錯(cuò) 碼流數(shù)據(jù)，每截取n字節(jié)的碼流計(jì)算出m-n字節(jié)的校驗(yàn)信息，添加在n字節(jié)碼流后輸出。每 幀最后不足n字節(jié)的碼流用最后一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)補(bǔ)齊至n字節(jié)，形成第3層檢糾錯(cuò)碼流數(shù) 據(jù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟（1.5)具體為：將所述第3層檢糾 錯(cuò)碼流數(shù)據(jù)按c*m字節(jié)分成等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包，作為第2層的碼流字段，c為預(yù)設(shè)值，每個(gè)字段 前分別添加d字節(jié)的包識(shí)別碼和e字節(jié)的包計(jì)數(shù)，當(dāng)幀結(jié)束時(shí)，若碼流不足c*m字節(jié)，則補(bǔ) 齊c*m字節(jié)，不足部分添加0。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（2. 2)具體為：在幀頭中根據(jù)
的策略篩選得到分塊參數(shù)、近無(wú)損度、圖像的行和列信息，供解碼時(shí)使用。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟（2.3)中：如果由于誤碼和 丟包現(xiàn)象導(dǎo)致包識(shí)別碼不能辨別或者包長(zhǎng)度出錯(cuò)時(shí)，則丟棄該包碼流。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（2. 5)具體為：在第4層數(shù) 據(jù)中采用距離最小化準(zhǔn)則搜索EDC識(shí)別碼，根據(jù)EDC信息頭中位置標(biāo)識(shí)Index是否等于 PIndex+1辨識(shí)是否存在丟失，PIndex為上一次提取的EDC信息位置標(biāo)識(shí)，如果EDC信息存 在丟失，則令丟失的EDC信息EDC[PIndex+l]，…，EDC[Index-l]和保存兩個(gè)相鄰EDC之間 真實(shí)壓縮碼流長(zhǎng)度的數(shù)值DataLen[PIndex+1],…，DataLen[Index-1]為 0 ;而EDC[Index] 為當(dāng)前EDC信息，DataLe[nInd]G為當(dāng)前兩個(gè)EDC之間碼流的長(zhǎng)度，同時(shí)令PIndex=
8. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（2.6)具體為：如果記錄第 k組圖像壓縮碼流的理論長(zhǎng)度EDC[k]等于實(shí)際碼流長(zhǎng)度DataLen[k]，并且實(shí)際碼流長(zhǎng)度 DataLen[k]不為0，則該K個(gè)分塊對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)由JPEG-LS解碼獲得；否則該K個(gè)子塊對(duì) 應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)全部賦值為0。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟（1. 1)中（M，N)的取值為 (8, 32) 〇
10. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟（1.4)中：m取值為255,n 取值為223。
【文檔編號(hào)】H04N21/2383GK104486640SQ201410851500
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】張?zhí)煨? 左芝勇, 鄧麗華, 周雨田, 姚守悝, 劉立, 張耀宗, 周鋼 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)