刘叙含, 张尚卓, 黎海青, 张伟杰, 张建松

图像压缩感知在信源信道联合编码系统中的应用

刘叙含1, 张尚卓2, 黎海青1, 张伟杰1, 张建松1

(1. 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安, 710065; 2. 西北工业大学 航海学院, 陕西 西安, 710072)

提出了一种将基于离散小波变换的图像压缩感知应用在信源信道联合编码系统中的方法。该方法将双重不等差错保护与码率动态分配机制相结合, 在信源编码部分, 根据图像小波变换后各频带所包含重构信息量的差异, 利用压缩感知算法进行不等压缩, 产生渐进性的信息流, 信息流通过Huffman熵编码后成为适合信道传输的二进制码流; 在信道编码部分, 根据信源编码后二进制码流的渐进性信息, 动态分配Turbo编码码率, 从而实现信道的不等差错保护。该联合编码方法在信道资源受限的情况下, 可对资源进行优化分配, 达到良好的端到端通信效果。以标准灰度图像Lena图为例, 编码后通过高斯白噪声信道, 仿真结果为: 当信噪比为4 dB时, 图像重构均方误差为0.061 6, 重构性能良好; 同时, 系统获得了高达4:1的压缩比, 系统耗能减少, 传输效率增加。

压缩感知; 小波变换; 源信道联合编码; 不等差错保护; 码率分配

0 引言

传统的通信系统根据Shannon分离原理[1]将信源编码和信道编码分别设计, 互不相关。信源编码的目标是去除信息冗余, 输出统计独立的编码比特流, 从而达到最大压缩比, 尽可能接近率-失真(rate-distortion)界限; 而信道编码的实质则是通过增加冗余, 提高信息对信道噪声的鲁棒性, 使其具有一定的检错和纠错能力, 能够无误差地到达接收端进行信号重建。……