多媒体信号可伸缩编码传输方法研究

摘要

可伸缩图像和视频编码通过一次编码，可以得到不同编码码率的码流，对不同信道带宽具有良好的适应性，并且能够同时满足不同用户设备对显示质量、分辨率和帧率的不同需求，被认为是现代多媒体通信系统中非常具有应用前景的一项技术。但可伸缩码流对信道差错非常敏感，码流中部分数据错误或者丢失会严重影响后续码流的解码。因此，提高可伸缩码流对差错信道的鲁棒性逐渐成为近年来的一个研究热点。
　　本文在深入分析国内外研究工作的基础上，针对可伸缩码流在差错信道中的传输问题展开研究，提出三种联合信源信道编码(Joint Source and Channel Coding，JSCC)传输方案。本文主要创新工作如下:
　　(1)针对基于小波变换的可伸缩图像编码在丢包信道中的传输问题，提出一种信源编码容错技术与信道编码相结合的JSCC传输方法。该方法采用分层多描述编码将信源编码成多个独立可解码的可伸缩子码流以提高信源编码的容错性能，在子码流之间进行RS编码以进一步提高其抗丢包性能。通过设计排序方法对信源和信道编码符号进行重新排列，将每个子码流打包到单独的信道传输包中以保持其独立性，解码端采用相同的排序方法来恢复信源和信道编码符号的排列信息。仿真结果表明，与现有方法相比，本文方法受子码流平衡性影响较小，提高了传输图像的质量，降低了额外传输开销。
　　(2)针对丢包信道中基于喷泉码的可伸缩视频码流传输方法展开研究，提出一种基于规则变量节点度喷泉码的不等错保护JSCC传输方法。首次，设计了一种新的规则变量节点度喷泉码编码方法，降低了现有方案的编码复杂度;并通过对度分布的修正来改善解码瀑布区域，降低了成功解码所需的传输开销。然后，在此基础上提出了一种基于规则变量节点度喷泉码的不等错保护编码方法。最后，将提出的不等错保护方法应用在H.264/SVC可伸缩码流单播和广播传输中。仿真结果表明，与现有方法相比，本文不等错保护方法提高了系统系能，同时降低了编码复杂度。
　　(3)针对可伸缩视频编码在无线广播信道中的传输问题，提出一种跨层设计的JSCC多播传输方法。该方法将分层视频编码和自适应调制编码相结合，考虑了视频分层结构对系统性能的影响。首先，在多播组内及组间进行最优资源分配来最大化系统总效用;然后，根据资源分配结果对视频编码分层结构进行调整，使得视频编码分层结构与用户信道条件、系统资源及对应的调制编码方式相匹配。仿真结果表明，该方法充分利用了无线资源，提高了系统性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 可伸缩图像和视频压缩编码简介

1．2．1 压缩必要性

1．2．2 可伸缩必要性

1．3 可伸缩码流传输研究现状

1．3．1 信源编码容错方法

1．3．2 信道差错控制方法

1．3．3 信源信道联合编码方法

1．3．4 无线视频传输新技术

1．4 论文主要研究内容

1．5 论文章节安排

2 丢包信道中可伸缩小波图像编码传输方法研究

2．1 引言

2．2 信源编码容错性能改进

2．2．1 基于小波变换的可伸缩图像编码

2．2．2 对R-SPIHT编码方法的改进

2．2．3 仿真结果

2．3 信源编码容错方法与信道编码相结合的小波图像编码传输新方案

2．3．1 UEP与LMDC传输方案

2．3．2 LMDC-EEP方案

2．3．3 子码流的嵌入

2．3．4 子码流的截断

2．3．5 信源和信道编码符号的重新排列

2．3．6 最优编码方案选择

2．3．7 仿真结果

2．4 本章小结

3 丢包信道中基于喷泉码的可伸缩视频编码传输方法研究

3．1 引言

3．2 LT Codes

3．2．1 LT Codes编解码

3．2．2 度分布

3．2．3 编码符号节点度分布

3．2．4 LT Codes性能评价

3．3 规则变量节点度LT Codes

3．3．1 本文规则变量节点度LT Codes编码方法

3．3．2 度分布修正

3．3．3 误符号率渐进分析

3．3．4 差错平台分析

3．3．5 度分布修正对解码瀑布区域的影响

3．3．6 仿真结果

3．4 基于规则变量节点度LT Codes的不等错保护方法

3．4．1 本文不等错保护方法

3．4．2 不同重要等级信息符号误符号率渐进分析

3．4．3 仿真结果

3．5 不等错规则变量节点度LT Codes在H．264／SVC码流传输中的应用

3．5．1 基于信息复制的喷泉码编码方法简介

3．5．2 仿真条件

3．5．3 性能比较

3．5．4 编解码复杂度比较

3．6 本章小结

4 无线网络中基于跨层设计的可伸缩视频编码多播传输方法研究

4．1 引言

4．2 分层视频编码与自适应调制编码

4．3 相关工作

4．4 本文方法

4．5 系统资源分配算法

4．5．1 整数规划法

4．5．2 贪婪搜索法

4．6 仿真结果

4．6．1 仿真条件

4．6．2 系统性能比较

4．6．3 复杂度分析

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论与创新点

5．2 创新点摘要

5．3 展望

参考文献

攻读博士学位期间科研项目及科研成果

致谢

作者简介