基于圖像壓縮感知的信源信道聯(lián)合編碼系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)根據(jù)香農(nóng)分離原理將信源編碼和信道編碼分別設(shè)計(jì)、互不相關(guān)。信源編碼器以獲得最大壓縮比為目標(biāo)，不考慮具體信道的特性；而信道編碼器以獲得最小差錯(cuò)概率為目標(biāo)，不會(huì)根據(jù)信源分布特性進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù)。然而，對(duì)于大多數(shù)的通信系統(tǒng)而言，例如蜂窩通信、一對(duì)多的廣播通信、多徑嚴(yán)重的水聲通信等，都無(wú)法滿足分離原理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)性能的前提條件。因此，實(shí)際應(yīng)用中有必要將信源、信道因素綜合考慮，優(yōu)化地分配信道資源，使系統(tǒng)達(dá)到端到端性能最優(yōu)。本文將雙重不

2、等差錯(cuò)保護(hù)與碼率動(dòng)態(tài)分配機(jī)制相結(jié)合，構(gòu)建了一種基于圖像壓縮感知的信源信道聯(lián)合編碼系統(tǒng)。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.研究了信源編碼和信道編碼的原理、分類及經(jīng)典算法，并通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)了若干經(jīng)典編碼算法。在此基礎(chǔ)上，著重研究了信源信道聯(lián)合編碼理論的原理、分類、優(yōu)勢(shì)及適用范圍。
　　2.深入研究了壓縮感知理論，實(shí)現(xiàn)了將壓縮感知理論應(yīng)用在信源信道聯(lián)合編碼系統(tǒng)中的方法。該方法不僅發(fā)揮了壓縮感知相對(duì)于傳統(tǒng)壓縮編碼方法壓縮比高、

3、重構(gòu)性能精確的優(yōu)勢(shì)，而且在同等重構(gòu)精度下，可大量減少所需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。
　　3.提出了一種基于帳篷混沌序列的觀測(cè)矩陣的設(shè)計(jì)方法。該觀測(cè)矩陣?yán)没煦缧蛄袃?yōu)異的偽隨機(jī)性，克服了隨機(jī)觀測(cè)矩陣在不確定性、硬件實(shí)現(xiàn)、存儲(chǔ)方面的缺陷。對(duì)比分析該觀測(cè)矩陣與三種典型的隨機(jī)觀測(cè)矩陣的重構(gòu)性能，仿真結(jié)果表明：在相同壓縮比的條件下重構(gòu)性能優(yōu)于隨機(jī)觀測(cè)矩陣。
　　4.提出了一種基于圖像壓縮感知的信源信道聯(lián)合編碼方法。該方法根據(jù)信源分布特性進(jìn)行信源信

4、道聯(lián)合編碼，將雙重不等差錯(cuò)保護(hù)的思想與碼率動(dòng)態(tài)分配機(jī)制相結(jié)合。信源編碼部分利用二維離散小波變換分離出圖像的低頻重要分量和次重要分量，再依據(jù)各分量的重要性利用壓縮感知進(jìn)行不等壓縮，得到具有漸進(jìn)性的碼流，實(shí)現(xiàn)信源不等壓縮；信道編碼部分根據(jù)碼流的漸進(jìn)性動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)Turbo碼的編碼碼率，實(shí)現(xiàn)信道不等差錯(cuò)保護(hù)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：對(duì)于不同類型、不同數(shù)據(jù)量的圖像信號(hào)，在壓縮比高達(dá)7:1左右時(shí)仍可獲得較高的重構(gòu)精度，減少系統(tǒng)耗能、增加傳輸效率。