面向視覺感官質量的圖像傳輸方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像傳輸技術領域，尤其涉及一種面向視覺感官質量的圖像傳輸方法 和裝置。
【背景技術】
[0002] 傳統數字圖像傳輸方案將像素值或DCT(DiscreteCosineTransform，離散余 弦變換）系數作為傳輸對象，一般先經過壓縮，單個比特的錯誤就會造成影響，而一旦發 生誤碼或丟包，就需要重新傳輸。數字圖像的傳統傳輸方案的實現過程示意圖如圖1所 示，輸入圖像經過變換（T)、量化（Q)、變長編碼（VLC)成為碼流，通過FEC(ForwardError Correction,前向糾錯）進行保護，映射到QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正交 振幅調制）上進行（OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用 技術）傳輸。其編碼端需要進行信道估計來選取適當的碼率。如果信道容量低于某一閾 值，解碼端性能會急劇下降；而如果高于這一閾值，解碼性能也難有提升，這就是所謂的"懸 崖效應"。
[0003] 為了克服"懸崖效應"，現有技術中的一種圖像的軟傳輸方案的實現過程示意圖如 圖2所示。軟傳輸方案的編碼過程沒有量化和熵編碼，取而代之的是簡單的對圖像信號的 線性變換；不是發送01碼流，而是發送實系數流。在傳輸過程中，被傳送的數據不可避免會 受噪聲污染，噪聲強度與信道信噪比有關。
[0004] 上述現有技術中的圖像的傳統傳輸方案和軟傳輸方案的缺點為：這兩個方案都以 最小化圖像像素值的失真為目的，但在實際應用中，像素值的保真度與人的視覺感受并不 一致，因此，上述兩個方案在圖像的傳輸和重構過程中，人們的視覺感官質量并不好。
【發明內容】
[0005] 本發明的實施例提供了一種面向視覺感官質量的圖像傳輸方法和裝置，以提高圖 像傳輸過程中的視覺質量。
[0006] 根據本發明實施例的一個方面，提供了一種面向視覺感官質量的圖像傳輸方法， 包括：
[0007] 發送端從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所述梯度數據和低 頻系數傳輸到接收端；
[0008] 所述接收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數，利用 所述梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖像。
[0009] 優選地，所述的發送端從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所 述梯度數據和低頻系數傳輸到接收端，包括：
[0010] 在發送端的主單元，通過梯度變換從待傳輸的圖像中提取出梯度數據，對所述梯 度數據利用哈達瑪變換進行白化，將經過白化后的梯度數據調制到星座圖，將調制到星座 圖的數據通過OFDM進行發送。
[0011] 優選地，所述的接收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻 系數，包括：
[0012] 在發送端的輔助單元，在變換域取出圖像的低頻系數，所述低頻系數的數量小于 設定的低頻系數數值，在圖像域取出所述圖像的像素值，所述像素值的數量小于設定的像 素值數值，對所述低頻系數和像素值進行編碼，得到編碼碼流，對所述編碼碼流進行容錯處 理后，對容錯處理后的編碼碼流進行QAM調制，將進行了QAM調制的數據通過OFDM進行發 送。
[0013]優選地，所述的接收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻 系數，包括：
[0014]所述接收端的主單元接收發送端的主單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信號進 行解調制，得到經過哈達瑪變換白化后的梯度數據，通過反哈達瑪變換得到梯度數據；
[0015]所述接收端的輔助單元接收發送端的輔助單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信 號進行解調制，得到容錯處理后的編碼碼流，對所述編碼碼率進行容錯解碼，得到低頻系數 和像素值。
[0016]優選地，所述的利用所述梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖 像，包括：
[0017] 求解以下優化目標函數：
【主權項】
1. 一種面向視覺感官質量的圖像傳輸方法，其特征在于，包括： 發送端從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所述梯度數據和低頻系 數傳輸到接收端； 所述接收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數，利用所述 梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖像。
2. 根據權利要求1所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸方法，其特征在于，所述的發 送端從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所述梯度數據和低頻系數傳輸 到接收端，包括： 在發送端的主單元，通過梯度變換從待傳輸的圖像中提取出梯度數據，對所述梯度數 據利用哈達瑪變換進行白化，將經過白化后的梯度數據調制到星座圖，將調制到星座圖的 數據通過OFDM進行發送。
3. 根據權利要求2所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸方法，其特征在于，所述的接 收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數，包括： 在發送端的輔助單元，在變換域取出圖像的低頻系數，所述低頻系數的數量小于設定 的低頻系數數值，在圖像域取出所述圖像的像素值，所述像素值的數量小于設定的像素值 數值，對所述低頻系數和像素值進行編碼，得到編碼碼流，對所述編碼碼流進行容錯處理 后，對容錯處理后的編碼碼流進行QAM調制，將進行了 QAM調制的數據通過OFDM進行發送。
4. 根據權利要求3所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸方法，其特征在于，所述的接 收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數，包括： 所述接收端的主單元接收發送端的主單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信號進行解 調制，得到經過哈達瑪變換白化后的梯度數據，通過反哈達瑪變換得到梯度數據； 所述接收端的輔助單元接收發送端的輔助單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信號進 行解調制，得到容錯處理后的編碼碼流，對所述編碼碼率進行容錯解碼，得到低頻系數和像 素值。
5. 根據權利要求4所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸方法，其特征在于，所述的利 用所述梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖像，包括： 求解以下優化目標函數：
其中，σ Λ是梯度數據的標準差是信道噪聲方差，D是梯度算子，DhU表示水平方向 梯度數據，DvU表示豎直方向梯度數據；gh和g ν分別表示接收端接收到的水平梯度數據和 豎直梯度數據表示將圖像轉換到頻域并取圖像中的低頻數據，m是接收端收到的低頻系 數； 將所述優化目標函數的求解結果作為所述圖像的重構結果。
6. -種面向視覺感官質量的圖像傳輸系統，其特征在于，包括：發送端和接收端； 所述的發送端，用于從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所述梯度 數據和低頻系數傳輸到接收端； 所述的接收端，用于通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數， 利用所述梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖像。
7. 根據權利要求6所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸系統，其特征在于，所述的發 送端包括： 主單元，用于通過梯度變換從待傳輸的圖像中提取出梯度數據，對所述梯度數據進行 哈達瑪變換白化，將經過哈達瑪變換白化后的梯度數據調制到星座圖，將調制到星座圖的 數據通過OFDM發送。
8. 根據權利要求7所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸系統，其特征在于，所述的發 送端包括： 輔助單元，用于在變換域取出圖像的低頻系數，所述低頻系數的數量小于設定的低頻 系數數值，在圖像域取出所述圖像的像素值，所述像素值的數量小于設定的像素值數值，對 所述低頻系數和像素值進行編碼，得到編碼碼率，對所述編碼碼流進行容錯處理后，對容錯 處理后的編碼碼流進行QAM調制，將進行了 QAM調制的數據通過OFDM發送。
9. 根據權利要求8所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸系統，其特征在于，所述的接 收端包括：主單元和輔助單元， 所述接收端的主單元，用于接收發送端的主單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信號進 行解調制，得到經過哈達瑪變換白化后的梯度數據，通過反哈達瑪變換得到梯度數據； 所述接收端的輔助單元，用于接收發送端的輔助單元發送的OFDM信號，對所述OFDM信 號進行解調制，得到容錯處理后的編碼碼流，對所述編碼碼率進行容錯解碼，得到低頻系數 和像素值。
10. 根據權利要求9所述的面向視覺感官質量的圖像傳輸系統，其特征在于，所述的接 收端還包括： 圖像恢復單元，用于求解以下優化目標函數： 求解以下優化目標函數：
其中，σ Λ是梯度數據的標準差，On2是信道噪聲方差，D是梯度算子，D hU表示水平方向 梯度數據，DvU表示豎直方向梯度數據；gh和g ν分別表示接收端接收到的水平梯度數據和 豎直梯度數據表示將圖像轉換到頻域并取圖像中的低頻數據，m是接收端收到的低頻系 數； 將所述優化目標函數的求解結果作為所述圖像的重構結果。
【專利摘要】本發明實施例提供了一種面向視覺感官質量的圖像傳輸方法和裝置。該方法包括：發送端從圖像中提取出梯度數據和低頻系數，通過傳輸信道將所述梯度數據和低頻系數傳輸到接收端；所述接收端通過所述傳輸信道接收所述發送端發送的梯度數據和低頻系數，利用所述梯度數據和所述低頻數據進行圖像重構，恢復出所述圖像。本發明實施例通過發送端傳送的主體是梯度數據，而非傳統的DCT系數或像素值，同時發送端傳送一定數量的變換域系數或像素值，公開了一種面向視覺質量的圖像傳輸方案，梯度數據提供了人眼很敏感的亮度跳變信息，低頻系數確定圖像整體和局部的亮度，從而提高了圖像傳輸接收端的重構視覺質量。
【IPC分類】H04N21-2383, H04N19-60, H04N19-18
【公開號】CN104683814
【申請號】CN201510126018
【發明人】熊瑞勤, 劉航帆, 馬思偉, 高文
【申請人】北京大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月20日