[发明专利]一种基于分段计算的信源二进制算术编码方法和编码系统

说明书

本发明公开了一种基于分段计算的信源二进制算术编码方法和编码系统，其中编码方法包括步骤：1、将待编码二进制码流S分割为M个子序列S_i，1≤i≤M；2、对M个子序列S_i分别进行常规二进制算术编码，编码结果为[F_i,F_i+W_i)，其中F_i为子序列S_i编码区间下限，W_i为子序列S_i编码区间宽度；3、计算二进制码流S的编码结果[F,F+W)，其中码流S的编码区间下限F计算式为：S的编码区间宽度W计算式为：该方法通过合理的设计，适用于多处理器的环境，利于并行和分布式计算。

技术领域

本发明属于信源编码技术领域，具体涉及一种分段计算的二进制算术编码方法和装置。

背景技术

在通信传输、存储等场合，对序列或报文进行信源编码是广泛采取的手段，其中二进制序列是现代通信、计算、存储体系最为常见的一种序列展示形式。算术编码作为一种基于概率统计特性的熵编码方法，可以逼近熵下界，因其有着很高的编码效率，广泛地应用于序列或者报文压缩以及各种多媒体的编码标准，例如常见的图像编码标准JPEG、JPEG2000和视频编码标准H.263、H.264(算术编码的原理见参考文献2009年，哈尔滨工业大学硕士学位论文，《基于纠错算术编码的码率分配算法研究》P17页～P18页)。同样地，二进制算术编码在信源编码得到很多应用。

随着计算机软硬件的迅速发展和网络的广泛应用，多核处理器结构能够在同构的多个核上并行地执行多个线程，这使得许多以前只能串行的方法有了并行执行的可能，因此在多核处理器环境中对一些应用广泛的、成熟的串行方法进行并行化的改造成为提高效率的一种重要方式。但是，因为现有信源编码中的二进制算术编码仅支持串行处理，限制了在多核处理器环境下的使用。

发明内容

发明目的：针对现有二进制算术编码对序列仅能串行处理的不足，本发明公开了一种序列分段各自算术编码再合并计算区间参数的方法。该方法通过合理的设计，非常适用于多处理器的环境，利于并行和分布式计算。

技术方案：本发明一方面公开了一种基于分段计算的信源二进制算术编码方法，包括如下步骤：

(1)将待编码二进制码流S分割为M个子序列S_i，1≤i≤M；

(2)对M个子序列S_i分别进行常规二进制算术编码，编码结果为[F_i,F_i+W_i)，其中F_i为子序列S_i编码区间下限，W_i为子序列S_i编码区间宽度；

(3)计算二进制码流S的编码结果[F,F+W)，其中F为码流S的编码区间下限，W为S的编码区间宽度，计算式为：

在步骤(2)中对M个子序列S_i分别进行常规二进制算术编码可以采用多处理模块并发进行，包括采用多线程或多处理的方式，需要在步骤(1)中建立执行算术编码的子线程或启动执行算术编码的处理器。

本发明另一方面公开了一种基于分段计算的信源二进制算术编码系统，包括主控模块、N个二进制算术编码模块；其中主控模块将待编码二进制码流S分割为M个子序列S_i，1≤i≤M≤N；从N个二进制算术编码模块中选择M个对M个子序列S_i并发进行常规二进制算术编码；主控模块根据被选择的M个二进制算术编码模块的编码结果计算二进制码流S的最终编码结果。