考虑视觉掩蔽特性的图像传输质量控制技术

2021-06-23陈镜伊

科学技术创新 2021年18期

陈镜伊

（92941 部队第150 所，辽宁葫芦岛125000）

图像传输是一种用于传送或存储图像的过程，主要是通过信源和信道处理实现的。然而由于图像中包含大量的有效信息，在传输过程中受到通道干扰，导致接收到的图像质量有所下降[1]。因此，很多研究学者为了提高传输图像的质量，提出图像传输质量控制技术。在以往的研究中，主要通过控制图像传输入口参数的方式，针对不同分辨率、尺寸的图像传输质量展开控制，但传统控制方法的控制效果不明显，将其应用到实际的图像传输工作中，依旧存在图像清晰度低、图像像素丢失的问题，为此引入视觉掩蔽特性的概念。

视觉掩蔽特性又被称为人类视觉特性，指的是在通过人眼观察的过程中会存在掩蔽的现象，导致观看的图像在主观感觉中存在失真。在考虑视觉掩蔽特性的前提下，对图像传输质量控制技术进行优化设计，以提升其控制效果，间接的提升传输图像质量。

1 图像传输质量控制技术设计

1.1 传输图像预处理

定义待传输的彩色图像为w，w(i,j)代表第i 行，第j 列彩色图像像素的颜色值。利用小波变换原理压缩静态图像，对彩色水印图像进行W 编码，形成一维二元序列。通过对原始图像进行分解以实现传输图像的预处理，假设分解数量为k 层，那么3k 表示高频子带，1k 表示低频子带。采用熵编码将量化后的符号流转换成比特流，采用L 表示低通滤波器，H 表示高通滤波器[2]。LL2，HL2，LH2，HH2 分别表示更低的分辨率子带。同理经过多次迭代变换，即可实现图像的多尺度分析，得到3N+1 的子带。多级分解原理如图1 所示。

图1 小波变化的传输图像多级分解原理图

经小波变换后的图像可以得到不同频率和分辨率的小波子带，代表图像轮廓的低频子带上针占据较多能量，而代表图像细节信息的高频自带上占据较少能量。

1.2 利用视觉掩蔽特性嵌入数字水印

在相同子带内的噪声掩蔽度上，以3×3 个像素为中心的系数绝对值的均值，则：

纹理的复杂性对于不同的图像整体是不同的。因此，内嵌强度的调整范围也不同[4]。为了实现自适应地控制水印的嵌入强度，使用所有子带平均纹理复杂性来表示整个图像的纹理复杂性，即：

式中，k 为最大小波分解级数。对水印图像进行尺寸调整，使其大小与载体图像一致，并对原始图像和水印图像进行四级小波变换[5]。以水印嵌入强度为约束实现嵌入处理，其计算公式为：

1.3 实现图像传输质量控制

1.3.1 图像传输码流分配控制

根据图像在网络中的传输情况，图像传输将大量的数据传输给接收端，接收端将接收报告反馈给发送端。根据发送端和接收端的丢包率计算网络带宽 ωs。针对网络图像传输速率不稳定的问题，发送端视频编码器基于对视频应用需求和网络带宽的估计来确定初始视频流Rts[6]。在不同的网络状态下图像传输码流分配控制表达式为：

当网络的当前状态为空闲时，数据发送器的数据发送速率开始增加，开放缓冲区为空，当前码流和帧速率低于开始状态，并且H.264 视频编码码流和帧速率逐渐恢复[7]。目前，网络状态是满的，当缓冲区满时，应该丢弃旧帧。并调整此时的Sn对码流。如果网络当前状态为拥塞时，需要在此时降低发送数据的速率，并设置状态调节的数量。

1.3.2 图像传输丢包控制

在图像传输信道上对数据的丢包情况进行实时检测，并根据丢包检测结果进行控制。图像传输信道结构如图2 所示。