一種信源信道聯合編解碼方法及系統技術方案

本發明專利技術提供了一種信源信道聯合編解碼方法及系統，所述方法包括：發送端FPGA進行圖像數據預處理；發送端DSP進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP進行解交織、RS譯碼和圖像解壓縮操作；接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出。本發明專利技術提供的上述方案，針對復雜無線信道下的實時視頻傳輸，通過圖像壓縮加RS編碼加交織的信源信道聯合編碼，能夠成功解決圖像在干擾信道下的傳輸問題，從而提高視頻傳輸的業務質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于多媒體通信領域，尤其是涉及一種信源信道聯合編解碼方法及系統。
技術介紹
隨著數字通信、計算機網絡及多媒體技術的飛速發展，多媒體通信已經成為一種不可避免的趨勢。多媒體通信可分為數據處理和數據傳輸兩部分，對應于視頻應用系統，一般即為信源編碼和信道編碼。傳統的香農分離原則將信源編碼和信道編碼分開考慮，然而目前的研究表明，這種絕對分離的方式在當前技術水平下無法達到高效可靠傳輸多媒體數據的目的，因此需要聯合考慮信源編碼與信道編碼，實現信源信道聯合編碼。根據信源-信道編碼耦合的緊密程度可以將信源信道聯合編碼技術分為三類：1.緊耦合的聯合信源-信道編碼，這種技術將信源編碼和信道編碼聯合起來考慮，提出了信源控制的信道編碼或信道優化的信源編碼等算法。然而由于這類聯合編碼方式設計起來過于復雜，并且一定要基于某種特性已知的信源編碼器和信道編碼器，因此限制了其應用范圍，目前已經不是研究的重點；2.松耦合的不平等保護信源-信道編碼，這種技術通過調整信道編碼的保護粒度來保護信源輸出的不同重要級別的數據。這類聯合編碼技術應用較多，而且已有部分實用。但究其根源仍未脫離傳統的香農信息論，只是改進信道編碼以適應信源編碼的輸出碼流而已；3.介于前兩者之間的參數聯合優化的信源-信道編碼，這種技術將己知的信源編碼器和信道編碼器級連起來，保持兩個編碼器之間的獨立性，但是聯合優化它們的編碼參數，以實現聯合編碼的目的。當前，第三類聯合編碼技術是信源信道聯合編碼的主流方向。針對不可靠信道多媒體通信中的信道狀態，通過合理分配原始多媒體數據和保護數據之間的傳輸帶寬，實現信源和信道冗余度的合理分配，進而實現參數聯合優化的信源信道編碼系統。這種信源信道聯合編碼技術一方面可以降低系統的實現復雜度，同時可以通過信源和信道之間的速率分配來實現聯合編碼的目的，是一種折衷而又有效的編碼方式。但是，在戰時的無線信道中總是存在著噪聲、干擾、多徑衰落等各種影響，傳輸信道的帶寬占用大，圖像在干擾信道下的傳輸噪聲嚴重，造成實時視頻等業務的質量較差，不能滿足業務需求。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種信源信道聯合編解碼方法及系統，以解決現有技術中傳輸信道的帶寬占用大、圖像在干擾信道下的傳輸噪聲嚴重，造成實時視頻等業務的質量較差的技術問題，從而提高視頻傳輸的業務質量。為此本專利技術提供的技術方案如下：一種信源信道聯合編解碼方法，包括：發送端FPGA進行圖像數據預處理；發送端DSP進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP進行解交織、RS譯碼和圖像解壓縮操作；接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出。所述發送端FPGA進行圖像數據預處理，包括：監測圖像數據中的幀同步信號，確定視頻起始；進行降采樣和格式變化處理。所述接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出，包括：監測圖像數據的幀同步信號，確定視頻起始；進行升采樣和格式變化處理。所述進行交織的信源信道聯合編碼，包括：定義編碼幀結構，通過信號設計將有記憶信道轉換為隨機無記憶信道。相應于上述方法，本專利技術還提供了一種信源信道聯合編解碼系統，包括：發送端FPGA，用于進行圖像數據預處理；發送端DSP，用于進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP，用于進行解交織、RS譯碼和圖像解壓縮操作；接收端FPGA，用于進行圖像數據還原及輸出。所述發送端FPGA包括：第一檢測單元，用于監測圖像數據中的幀同步信號，確定視頻起始；降采樣單元，用于進行降采樣；第一格式化單元，用于進行格式變化處理。所述接收端FPGA包括：第二檢測單元，用于監測圖像數據中的幀同步信號，確定視頻起始；升采樣單元，用于進行升采樣；第二格式化單元，用于進行格式變化處理。所述發送端DSP包括：圖像壓縮單元，用于對發送端FPGA輸出的圖像數據進行壓縮處理；RS編碼單元，用于進行RS信道編碼；交織單元，用于塊交織處理。所述發送端DSP包括：解交織單元，用于根據交織單元的交織深度進行解交織處理；RS譯碼單元，用于根據RS編碼單元的RS信道進行信道譯碼；圖像解壓縮單元，用于進行圖像解壓縮處理，恢復圖像數據。本專利技術與現有技術相比的有益效果是：本申請提供的上述方案，針對復雜無線信道下的實時視頻傳輸，通過圖像壓縮加RS編碼加交織的信源信道聯合編碼，能夠成功解決圖像在干擾信道下的傳輸問題，從而提高視頻傳輸的業務質量。該方案采用前向糾錯編碼進行非均勻保護，同時考慮增加前向糾錯編碼占用額外信道帶寬對信源傳輸碼率的影響，以統一的信源信道聯合編碼統計率失真模型作為約束，優化分配信源信道編碼碼率，從而提高視頻傳輸的業務質量。同時，該方案交織技術引入聯合編解碼，自定義編碼幀結構，通過信號設計將原來屬于突發錯誤的有記憶信道，改造成近似獨立差錯的隨機無記憶信道，在圖像傳輸系統中滿足實際應用抗誤碼需求，特別是提升了抗多徑效應引來的突發誤碼能力，有效提高了聯合編譯碼系統的糾錯能力。附圖說明圖1是本專利技術提供的一種信源信道聯合編解碼方法流程示意圖；圖2是本專利技術提供的發送端FPGA的控制流程圖；圖3是本專利技術提供的發送端DSP的圖像壓縮控制流程圖；圖4是本專利技術提供的發送端DSP的RS編碼控制流程圖；圖5是本專利技術提供的接收端DSP的RS的譯碼流程圖；圖6是本專利技術提供的接收端DSP的圖像解壓縮控制流程圖；圖7是本專利技術提供的接收端FPGA的圖像輸出流程圖；圖8是本專利技術提供的一種信源信道聯合編解碼系統架構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例一：本實施例提供了一種信源信道聯合編解碼方法，如圖1所示，為該方法的一種流程示意圖，具體包括以下步驟：步驟S101，發送端FPGA進行圖像數據預處理；本實施例應用的實時視頻信號處理系統中，低層的信號預處理算法處理的數據量大，對處理速度的要求高，但運算結構相對比較簡單，適于用FPGA進行硬件實現，這樣能同時兼顧速度及靈活性。其中，所述預處理的過程可以包括如下子步驟：S101a，監測圖像數據中的幀同步信號，確定視頻起始；系統加電后，首先要配置視頻解碼芯片ADV7180；ADV7180解碼芯片是一種綜合視頻解碼器，它能自動檢測到兼容國際標準NTSC、PAL和SECAM的模擬基帶視頻信號，并將其轉換為兼容8位ITU-RBT.656接口標準的視頻數據。外部PAL制式的模擬圖像信號經過ADV7180芯片采樣后，量化為720x576大小、YUV格式的8位數字圖像信號，該圖像(720x576)數據幀的定義如下：a.每個數據幀長480字節，均有同步頭；b.幀結構：同步頭3字節；標識+索引1字節，其中高4位為圖像標識符，0x0表示第1路，0xF表示第2路，低4位為索引計數；數據476字節。引入狀態機機制接收數字圖像數據，監測幀同步信號，確定一幀視頻起始，具體為：設置定位搜索與穩定接收兩個狀態；系統加電后，開始序貫緩存3字節圖像數據，首先進入定位搜索態，在每個時鐘周期判斷緩存數據是否符合同步頭字節，如不符合則繼續定位搜索，如符合則確本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種信源信道聯合編解碼方法，其特征在于，包括：發送端FPGA進行圖像數據預處理；發送端DSP進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP進行解交織、RS譯碼和圖像解壓縮操作；接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出。

【技術特征摘要】
1.一種信源信道聯合編解碼方法，其特征在于，包括：發送端FPGA進行圖像數據預處理；發送端DSP進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP進行解交織、RS譯碼和圖像解壓縮操作；接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出。2.根據權利要1所述的方法，其特征在于，所述發送端FPGA進行圖像數據預處理，包括：監測圖像數據中的幀同步信號，確定視頻起始；進行降采樣和格式變化處理。3.根據權利要2所述的方法，其特征在于，所述接收端FPGA進行圖像數據還原及輸出，包括：監測圖像數據的幀同步信號，確定視頻起始；進行升采樣和格式變化處理。4.根據權利要1所述的方法，其特征在于，進行交織的信源信道聯合編碼，包括：定義編碼幀結構，通過信號設計將有記憶信道轉換為隨機無記憶信道。5.一種信源信道聯合編解碼系統，其特征在于，包括：發送端FPGA，用于進行圖像數據預處理；發送端DSP，用于進行圖像壓縮、RS編碼和交織的信源信道聯合編碼；接收端DSP，用于進行解交織、R...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王宏濤，楊紅喬，王婷，何宏倫，趙媛，
申請(專利權)人：航天恒星科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11