一種高效的貝爾模板圖像編碼機制及其JSCC失真模型研究

《一種高效的貝爾模板圖像編碼機制及其JSCC失真模型研究》是依託太原理工大學，由程永強擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：一種高效的貝爾模板圖像編碼機制及其JSCC失真模型研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：程永強
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

貝爾模板圖像感測器被廣泛套用在彩色攝像設備之中，長期以來，總是對貝爾模板圖像先進行插值獲得全彩圖像，然後壓縮編碼，從而達到存儲或傳輸目的。直接壓縮貝爾模板圖像並與信道聯合編碼的方法可避免複雜的插值過程，對進一步提高端到端的實時通信性能、降低設備複雜性及功耗具有重要意義。.本項目通過對貝爾模板圖像的深入分析，充分利用其冗餘特性，研究一種兼顧低複雜度、高壓縮比與低失真的高效編碼機制，並闡明它的基本原理，建立完整的理論體系。另一方面，基於所設計的貝爾圖像編碼器和BSC信道特性，根據熵編碼特點、量化誤差和BSC信道誤差特性，建立普適的JSCC失真預測模型，可在離線的情況下獲得其所需的參數。從而使得在實際聯合編碼過程中，不需要根據每幅圖像的統計特性和信道實時變化條件來預測失真，以利於實時傳輸。本項目的實施將豐富圖像編碼通信理論的內容，研究成果可在嵌入式攝像設備的無線實時通信等領域得到廣泛套用。

結題摘要

基於Wyner-Ziv（WZ）結構的四通道貝爾模板圖像分散式編解碼方法。在編碼端對貝爾模板圖像進行結構分離轉換，形成4個分量圖像並分別執行離散餘弦變換，依據拉格朗日代價函式的收斂性，利用Lloyd疊代算法設計了全局最佳化的量化器，採用Slepian-Wolf（SW）信道編碼方法對各分量變換係數的量化輸出進行獨立編碼，在解碼端利用亮度分量作為邊信息，聯合解碼重構貝爾模板圖像。首先對每個貝爾模板中的像素進行色空間轉換，把原始的綠色像素值置換為亮度值，原始紅、藍色像素值置換為色差值，然後把梅花狀排列的亮度分量分離並緊湊為兩個矩形圖像，同理分別把紅、藍色差分量緊湊為矩形圖像。最終形成4個分量圖像，包括兩個亮度分量圖像 Y1與 Y2和兩個色差分量圖像 Cr與 Cb。 進一步建立了具有分散式特徵的編解碼結構，即編解碼器採用了Wyner-Ziv分散式結構，共有4個通道，每個通道對分量圖像進行獨立編碼。首先進行DCT變換，變換係數經過量化後送至Slepian-Wolf（SW）編碼器，其編碼方式為率可調打孔式Turbo碼（RCPT），在編碼時同時產生校驗位存儲在緩衝區，編碼器可根據解碼器的要求傳送相應的校驗位。通常可認為這種SW編解碼方式是無損的。在解碼端，從兩個亮度分量提取出邊信息S作為SW解碼和逆量化重構的參考信息。最後重構出DCT係數，經DCT逆變換得到4個分量圖像的估計值，進而可估計貝爾模板圖像。研究中，重點進行了量化器的最佳化設計。實驗表明，拉格朗日代價函式具有較好的凸性，利用Lloyd疊代算法，在給定初始標量量化器後，通過調整量化器參數，計算最佳化的重構函式和率測度函式，重新計算失真測度，並獲得新的代價函式值，直至該函式值不再減小，停止疊代。即可獲得最佳化量化器。在不同的編碼通道中，其量化間隔可能有所不同，或者說處於不同編碼通道的DCT係數被量化後所處的量化間隔可能不同，但有可能被分配相同的索引，由於解碼端邊信息的存在，這些相同的索引所對應的量化值也會以很高的機率被正確重構。從系統全局看來，不同通道中不同的量化間隔被分配相同的索引，相當於全局量化函式具有較小的量化間隔，從而具有較低的量化失真。 實驗表明，在高速率情況下，所設計的編解碼器率失真性能得到較好的改善。