基于分布式編碼的圖像無(wú)損編碼方法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，多媒體應(yīng)用已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)方面，人們對(duì)于圖像質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。然而，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展和普及，編碼端資源受限、信道質(zhì)量波動(dòng)大等問(wèn)題對(duì)圖像編碼提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的圖像編碼方案，如JPEG、JPEG2000、JPEG-LS以及視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.26x中的幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼方式都是在編碼端利用圖像空間相關(guān)性進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)測(cè)，并且在傳輸過(guò)程中對(duì)碼流加入保護(hù)。這類方法編碼端計(jì)

2、算復(fù)雜度高、網(wǎng)絡(luò)魯棒性差，很難滿足無(wú)線移動(dòng)環(huán)境下的新型應(yīng)用需求。
　　分布式編碼理論為無(wú)線移動(dòng)環(huán)境下的圖像編碼帶來(lái)了新的曙光。根據(jù)Slepian-Wolf理論和Wyner-Ziv理論可知，多個(gè)相關(guān)信源進(jìn)行獨(dú)立編碼、聯(lián)合解碼，可以獲得與傳統(tǒng)方案中聯(lián)合編解碼相同的碼率極限。這一理論為分布式編碼技術(shù)在圖像編碼領(lǐng)域的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。分布式編碼將去除相關(guān)信源相關(guān)性的操作遷移到解碼端進(jìn)行，可以充分利用解碼端的資源，因此，編碼復(fù)雜度低

3、、資源消耗小、編碼容錯(cuò)能力強(qiáng)，該技術(shù)在遙感衛(wèi)星這類星上編碼中有著重要的應(yīng)用價(jià)值，已成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。近幾年，云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，為分布式編碼的應(yīng)用帶來(lái)了新的機(jī)遇。移動(dòng)設(shè)備編碼端資源缺乏，而解碼端資源充足（云環(huán)境中海量數(shù)據(jù)的存在）這一非對(duì)稱的資源分配現(xiàn)象，使得分布式編碼方案天然的適用于這一應(yīng)用場(chǎng)景。
　　本文針對(duì)移動(dòng)設(shè)備編碼端資源受限，而解碼端資源豐富的問(wèn)題，針對(duì)高光譜遙感圖像、多視角遙感圖像以及上傳到云的圖像提出了相應(yīng)的分布式

4、編碼方法，旨在設(shè)計(jì)編碼端簡(jiǎn)單、存儲(chǔ)要求低、編碼效率高并且具有傳輸魯棒性的圖像編碼方案。
　　論文的主要工作和創(chuàng)新如下:
　　(1)本文提出了基于區(qū)域自適應(yīng)的高光譜圖像分布式編碼方案。首先，根據(jù)高光譜圖像分辨率高、頻段多、但各個(gè)頻段拍攝內(nèi)容是相同地物的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了圖像分割聚類算法，并根據(jù)聚類結(jié)果設(shè)計(jì)區(qū)域自適應(yīng)的邊信息生成方案，從而有效的去除了高光譜圖像的譜間相關(guān)性;同時(shí)，針對(duì)高光譜圖像各個(gè)頻段對(duì)于噪聲敏感程度的不同，設(shè)計(jì)了自適

5、應(yīng)選取參考頻段的方法，有效選取相關(guān)性較強(qiáng)的頻段作為參考頻段;最后，提出利用馬爾科夫（MRF）模型與LDPC解碼結(jié)合，探索像素2D空間鄰域內(nèi)的相關(guān)性，進(jìn)一步提高編碼性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案通過(guò)同時(shí)探索譜間和空間相關(guān)性，獲取了高效的編碼性能，同時(shí)還具備編碼端低計(jì)算復(fù)雜度的特點(diǎn)。
　　(2)本文提出了基于行的多視角遙感圖像分布式編碼方案。本方案首先對(duì)像素進(jìn)行方向分類，并為各類像素設(shè)計(jì)自適應(yīng)的基于行的預(yù)測(cè)方式，在存儲(chǔ)受限的情況下，有效的

6、去除視角內(nèi)相關(guān)性;同時(shí)，根據(jù)像素分類情況設(shè)計(jì)自適應(yīng)的模板匹配算法去除視角間相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案同時(shí)考慮了多視角圖像的視角內(nèi)和視角間相關(guān)性，具有高效的編碼性能，同時(shí)還具備低編碼復(fù)雜度、低存儲(chǔ)要求的優(yōu)勢(shì)。
　　(3)本文提出了基于云環(huán)境下圖像分布式編碼方案。該方案通過(guò)編碼端傳輸子圖像，并且充分利用云環(huán)境中的海量數(shù)據(jù)和接收到的子圖像進(jìn)行SIFT特征匹配融合，獲得邊信息。通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的下采樣和上采樣濾波器，為解碼端獲取更高質(zhì)量的上