基于分布式編碼的圖像無損編碼方法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、云計算與大數(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方面，人們對于圖像質(zhì)量的要求也越來越高。然而，隨著無線網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備的發(fā)展和普及，編碼端資源受限、信道質(zhì)量波動大等問題對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)測編碼方式都是在編碼端利用圖像空間相關(guān)性進行復(fù)雜的預(yù)測，并且在傳輸過程中對碼流加入保護。這類方法編碼端計

2、算復(fù)雜度高、網(wǎng)絡(luò)魯棒性差，很難滿足無線移動環(huán)境下的新型應(yīng)用需求。
　　分布式編碼理論為無線移動環(huán)境下的圖像編碼帶來了新的曙光。根據(jù)Slepian-Wolf理論和Wyner-Ziv理論可知，多個相關(guān)信源進行獨立編碼、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)展奠定了堅實的理論基礎(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、編碼容錯能力強，該技術(shù)在遙感衛(wèi)星這類星上編碼中有著重要的應(yīng)用價值，已成為了一個研究熱點。近幾年，云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，為分布式編碼的應(yīng)用帶來了新的機遇。移動設(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)用場景。
　　本文針對移動設(shè)備編碼端資源受限，而解碼端資源豐富的問題，針對高光譜遙感圖像、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)計編碼端簡單、存儲要求低、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、但各個頻段拍攝內(nèi)容是相同地物的特點，設(shè)計了圖像分割聚類算法，并根據(jù)聚類結(jié)果設(shè)計區(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，針對高光譜圖像各個頻段對于噪聲敏感程度的不同，設(shè)計了自適

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，進一步提高編碼性能。實驗結(jié)果表明，該方案通過同時探索譜間和空間相關(guān)性，獲取了高效的編碼性能，同時還具備編碼端低計算復(fù)雜度的特點。
　　(2)本文提出了基于行的多視角遙感圖像分布式編碼方案。本方案首先對像素進行方向分類，并為各類像素設(shè)計自適應(yīng)的基于行的預(yù)測方式，在存儲受限的情況下，有效的

6、去除視角內(nèi)相關(guān)性;同時，根據(jù)像素分類情況設(shè)計自適應(yīng)的模板匹配算法去除視角間相關(guān)性。實驗結(jié)果表明，該方案同時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，同時還具備低編碼復(fù)雜度、低存儲要求的優(yōu)勢。
　　(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行SIFT特征匹配融合，獲得邊信息。通過設(shè)計相應(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