论文部分内容阅读
随着互联网和无线网络的迅速发展,在网络通信中传输多媒体数据的需求变得越来越大.然而,通信网络中广泛存在的网络拥塞和延迟敏感性等问题严重影响了多媒体数据流的实时可靠传输.由于能够有效应对不可靠信道中的数据传输问题,作为一种极具吸引力的鲁棒性通信技术,多描述编码已经在理论研究和实际应用两方面引起了国内外学者们的广泛关注。
多描述编码器将信源编码为两个或多个不同的码流,并将它们通过不同的信道进行传输.对于信源而言,每个码流都是一个描述.当所有的描述都被接收到时,解码器可以提供给用户一个高质量的重建信号;而如果有描述在传输过程中丢失,解码器还是可以利用收到的部分描述重建一个质量稍低但是仍然可用的信号。
为了实现这个目标,描述之间必须具有一定的相关性,否则丢失掉的数据就无法被恢复.然而这显然与信源编码理论是相冲突的--输数据间没有被去除掉的相关性一定会带来压缩效率上的损失.因此,多描述编码系统所追求的目标就是在牺牲一定压缩比的条件下优先保证数据通信的可靠性,而合理控制和充分利用描述间的相关性也就成为了多描述编码设计的关键。
由于子带分解在信号处理和数据压缩中的优异表现,我们在本文中考虑用子带分解来设计多描述编码系统.如果将每个子带信号看作是一个描述,那么就得到了一个多描述子带编码系统.然而,经典的子带分解都是以去除子带间的相关性为主要目的而设计的.因此,我们需要为多描述编码来设计新的子带变换滤波器组.尽管这种子带分解很可能并不对应着尺度函数和小波,我们仍按照习惯将它称为小波变换.本文的工作主要有以下三个方面:
在多描述编码模型中,编码器并不知道通过哪个信道传输的描述最后会被接收到,因此必须平等地对待每个描述.这是多描述编码设计的一个基本原则,一般被称作平衡描述条件.为了衡量单个描述独立提供的重建质量之差,本文中定义了一个新的度量,称作平衡偏心模数.然后从这个度量出发,提出了在平衡描述条件下正交子带分解滤波器组的设计方案.平衡滤波器组的理论最优冗余失真曲线显示了令人振奋的结果,因为平衡描述条件的加入完全没有带来系统性能上的损失.尽管如此,如果只考虑符合实际应用需要的有限冲击响应滤波器,正交平衡系统在一些条件限制下就很有可能退化成平凡的相位分解.因此,我们考虑用多小波来推广这种多描述子带编码方法。
小波表示受到欢迎的主要原因是它在主观和客观评价标准中都表现优异。这是由于它能够有效地集中信号能量并且非常适合人类的视觉和听觉系统.在具有传统单小波所有优点的同时,多小波还能够提供单小波所不具备的一些性质,比如同时拥有正交性和对称性.因此,如果在多描述子带编码方案中用多小波来代替单小波,将有望取得编码效果上的提升.进一步地,本文还给出了使基于多小波的多描述子带编码系统满足平衡描述条件的滤波器参数化公式。同时,我们还对一般的子带编码系统的冗余性进行了研究,得出了在子带间完全去相关的情况下子带编码没有系统冗余的重要结论。
最后,我们设计了基于离散多小波变换的多描述图像编码系统.这个系统与现在被广泛使用的小波变换编码技术具有一定程度的兼容性.在实际应用中,怎样在计算复杂度较低的情况下对事先在描述之间引入的相关性加以充分利用是一个至关重要的问题.我们为此提出了两种相对简单却十分有效的补偿恢复方法,并给出了相应的率失真优化标准.从而编码系统可以根据不同的需求选择合适的多滤波器组.我们还结合小波系数编码算法演示了有损情况下的图像压缩效果并得到了令人满意的实验结果。