[发明专利]对时空信号进行编码的方法和装置

说明书

本发明实施例提供了一种对时空信号进行编码的方法和装置。该方法包括：采集监测区域中各局部空间位置的时空信号，并对时空信号按照时间进行累积，得到信号累积强度值；通过滤波器对信号累积强度值进行变换，在变换结果超过特定阈值时输出脉冲信号；将局部空间位置对应的脉冲信号按照时间先后排列成序列，得到表达局部空间位置信号及其变化过程的脉冲序列；将所有局部空间位置的脉冲序列按照空间位置相互关系排列成脉冲序列阵列，作为对监测区域的动态时空信号的编码。本发明实施例通过先在时域进行脉冲式编码，再按照空间位置进行空域编码，充分保留了时域和空域信息，不仅能够重构任意时刻的静态图像，而且保留了高速运动场景的精细运动过程。

技术领域

本发明涉及信息编码技术领域，尤其涉及一种对时空信号进行编码的方法和装置。

背景技术

在一定时间和空间内中存在的形式是信息的来源，例如光在空间中的传播形成动态影像，大量水分子的流动产生海洋信息，空气分子和其他漂浮物的动态运动形成气候信息。就动态影像来说，人类和生物通过眼睛捕捉光子来感知世界，现代摄像机采用CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)或CMOS((Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)来捕获光子来记录动态变化的世界，产生了大量的图像和视频数据。

对动态影像进行表达的传统方法是二维图像和作为图像序列的视频。传统的图像是二维的信息形态，狭义的图像是光在物理世界中经过反射、漫反射、折射、散射等过程后在摄影平面上投影的结果，广义的图像则包括在二维平面上分布的任何信息形式。数字形式表示的图像更便于处理、传输和存储，这就需要把以模拟信号形式存在的图像转化为以数字形式表示的图像，即数字图像。图像数字化的过程主要包括三个步骤：采样、量化和编码。采样是将图像分布的空间进行离散化的过程，对于二维图像来说，最常见的方式是将图像覆盖的矩形区域等间隔地划分成大小相同的采样点，这样划分得到的采样点行数和每行的采样点数就是通常所谓的数字图像分辨率(更准确的分辨率是指单位物理尺寸上的采样点数)。量化是对各采样点上图像的颜色(或其它物理量)进行离散化的过程，一般用量化级别来表征。每个采样点及其颜色(或其它物理量)的量化值形成图像的一个像素，所有像素按照行列形式排列成数字图像。

传统的视频概念是按一定时间间隔获取的图像序列，序列中的一幅图像也被称为一帧图像，因此视频也成为图像序列，图像之间的时间间隔划分也是采样的一部分，通常也采用等间隔划分，每秒采集的图像数称为帧率。为了保证在数字化过程中信息不丢失，即能够在恢复为模拟形式时做到完全复原，按照采样定理，需要用至少两倍于图像空间信号频率进行采样。

按照传统方式采集的视频，经过数字化后产生了大量数据。以高清晰度视频为例，每秒钟的数据量为1920×1080×24比特×30帧每秒＝1492992000比特每秒，约1.5Gbps。如果以这样的数据量通过广播通信网络进行传输，或者在互联网对成千上万的用户提供视频服务，或者想存储城市中上百万的摄像头24小时产生的视频数据，这是网络和存储技术几乎不可能做到的。高精度数字化的视频数据中存在这大量的冗余需要去除，这是数字视频编码的中心目标，因此数字视频编码也称为数字视频压缩。从19世纪40年代末50年代初的霍夫曼编码、差值脉冲编码调制等技术的研究开始，视频编码技术经历了近60年的发展。在这一过程中，逐渐形成了变换编码、预测编码、熵编码三类经典技术，分别用于去除视频信号的空间冗余、时间冗余以及信息熵冗余。