[发明专利]面向多媒体传感网分布式编解码的边信息估计方法

说明书

技术领域

本发明是一种针对无线多媒体传感器网络（Wireless Multimedia Sensor Networks, WMSN）中多媒体数据压缩的技术方案。采用基于离散余弦变换低频系数的边信息估计方法，尽可能降低节点的能耗同时提高解码图像的质量，属于计算机无线通信技术领域。

背景技术

近年来，伴随着无线多媒体通信技术的迅速发展，一些新的视频应用需求开始出现，如：无线PC摄像机、移动可视电话、无线视频监控、无线多媒体传感器网络等。在这些新的视频应用中，由于受限于电源电量、存储容量、计算能力、通信能力，无线视频终端不仅需要较低复杂度的编码，而且需要视频信号实时编码和传输。传统的视频编码标准（如MPEG、H.26X）都采用了混合编码框架，编码采用运动估计，充分挖掘视频序列的时间和空间相关性信息，一般情况下，编码复杂度是解码复杂度的5~10倍，不再适用于这些新的视频应用场合中，必须寻找新的编码压缩方法。一种全新的视频编解码框架—分布式视频编码（Distributed Video Coding，DVC）已经受到了学者的广泛关注，这种视频编码突破了传统视频编码的束缚，采用帧内编码和帧间解码技术，通过在解码端发掘视频信号的相关性进行帧间预测解码，从而去掉了编码端复杂的帧间预测，具有低复杂编码的特性，并且具有很好的编码鲁棒性特点，能较好地满足这些新的视频应用需求。

目前典型的分布式编解码方法主要有斯坦福大学Girod和Aaron等提出的Wyner-Ziv视频编码，加州大学伯克利分校的Ramchandran等提出的PRISM（Power-efficient Robust high-compression Syndrome-base Multimedia）视频编码，Zixiang Xiong等提出的分层Wyner-Ziv视频编码，Sehgal等提出的state-free分布式视频编码，基于小波编码的分布式视频编码以及多视角分布式视频编码等。由于在分布式视频编解码系统中的解码端，进行运动估计开发时域相邻帧的相关信息，因此系统中编码器可以较为简单，把计算量较大的帧间预测转移到解码端。Wyner-Ziv分布式视频编码由关键帧（Key帧）编码器和Wyner-Ziv帧（W帧）编码器两部分组成， Key帧编码器采用传统的帧内编解码的方式，而W帧采用帧内编码和帧间解码相结合的方式。W帧编码时，先进行基于块的DCT变换和量化，然后采用Slepian-Wolf编码器进行编码。编码器将编码生成的校验位存储在编码端的缓冲器中，根据解码端的解码反馈请求，发送校验位给解码器进行纠错解码。解码时，Slepian-Wolf解码器根据解码边信息和接收到的校验位进行解码，若根据当前已接收的校验信息仍不能实现正确的解码，则需要通过反馈信道请求编码端缓存器继续发送校验码。解码端再重新进行解码，直到能够正确解码为止。之后解码后的系数进行IDCT和反量化以及解码重建。文献基于turbo或LDPC对Wyner-Ziv帧的所有区域不加区别的编码，这种方式的编码处理，对于运动比较剧烈的区域，运动估计技术不能够准确预测，解码时需要向编码端请求较多的反馈信息，这样不仅增加了码率，而且解码的部分图像仍不够准确。针对此问题，本发明首先介绍了Wyner-Ziv分布式视频编码的理论，在此基础上提出了一种改进的Wyner-Ziv分布式编码方法，通过感兴趣区域（Region of Interest, ROI）判定准则得到运动剧烈区域和非运动剧烈区域。对于运动运动剧烈区域，提取其离散余弦变换（Discrete Cosine Transform， DCT）低频系数作为DCT hash用来辅助解码端进行解码，并对DCT低频系数进行Huffman解码压缩，解码端利用已解码的DCT低频系数进行双向hash运动估计，采用基于DCT hash运动内插生成最佳边信息。而对于非运动剧烈区域则不提取DCT低频系数，不进行DCT低频系数压缩传送，采用传统的运动内插方法生成边信息，最终实现视频的优化传输。

发明内容    

    技术问题：本发明的目的是提出适合多媒体传感器网的分布式视频编码中基于DCT hash（离散余弦变换低频系数）的边信息估计方法方法，解决视频应用中数据量大的问题。通过使用本发明提出的方法在降低码率的同时可以得到最佳边信息，进而提高了解码图像的质量，最终降低传感器节点能耗，延长了无线传感网络生存周期。