[发明专利]一种基于改进在线喷泉码的图像传输方法

说明书

本发明提供一种基于改进在线喷泉码的图像传输方法，涉及无线网络多媒体数据的可靠性传输领域。包括，编码端操作：统计待传输图像大小并分组；持续发送度为1的编码符号，持续产生度为2的编码符号，产生度为d的编码符号；译码端操作：初始化译码图并仅接收度为1的编码符号，将译码图中对应节点变成黑色；判断恢复输入符号数并接收度为2的编码符号；判断接收编码符号组成、连通分量规模、连通分量中是否全部为黑色节点；接收度为d的编码符号并判断其组成；访问缓存的编码符号并确认译码图中的符号全部为黑色，停止译码并发送“译码成功”给发送端。本方法给出度为1的编码符号数量，并将其用于编码过程，同时通过缓存部分节点，提高译码性能。

技术领域

本发明涉及无线网络多媒体数据的可靠性传输技术领域，具体涉及一种基于改进在线喷泉码的图像传输方法。

背景技术

诸如LT码、无标度LT码和Raptor码等喷泉码能够提供大规模输入符号在删除信道中的可靠传输。给定输入符号集合和编码符号的度分布，喷泉码编码器能够持续产生编码符号直到译码器完全恢复所有的输入符号。传统喷泉码的译码器恢复所有输入符号后需要通过反馈信道给发送端发送“已完全成功译码”信息。然而，在编码过程中，反馈信道处于空闲状态。另外，LT码的译码性能随着输入符号数的减少而降低。近几年，研究人员尝试利用反馈信道发送反馈信息给发送端，使得发送端能够根据接收端的译码状态调整编码策略。基于此框架的喷泉码称为在线码，即，接收端给定任意编码状态，编码器能够决定优化的编码策略。

移位LT码(SLT码)基于接收端反馈的已译码符号数修正LT码的稳健孤子分布，提高LT码的译码性能。带有可选反馈的稳健LT码(LT-AF码)以编译码复杂度为代价，完全恢复给定长度的输入符号，所需的冗余信息和反馈次数更少。通过考察预处理集规模与输入符号被释放概率间的关系，Zhang等提出带有反馈和预处理集规模渐减的LT码。该编码方案能够进一步提高译码成功概率。上述方法主要关注于译码过程结束恢复所有输入符号的能力。然后，在一些图像和视频传输等实时多媒体应用中，接收端在只恢复部分输入符号就可以展示出质量稍差的图像或视频信息。因此，如何设计中间符号恢复速率较高的前向纠错码成为亟待解决的问题。

A.Talari等在《On the Intermediate Symbol Recovery Rate of RatelessCodes》中采用多目标优化方法找到多个编码符号的度分布，改进中间符号恢复率。S.Wu等在《Staged growth codes：intermediate performance and overhead analysis》一文中针对不同的译码阶段，编码端采用不同的度分布产生编码符号，通过最小化未释放符号概率，改进中间译码性能。Y.Cassuto等在《Online Fountain Codes with Low Overhead》一文中提出了一种低冗余的在线喷泉码编码方案。该编码方案根据译码状态信息将编码过程分成两个阶段：建立阶段和完善阶段。其中，建立阶段仅产生度为2的编码符号，完善阶段根据接收端的译码图计算下一个编码符号的度，并将其反馈给发送端用于产生下一个编码符号。上述三种方法中，A.Talari方法产生的度分布依赖于非支配帕累托解，不同的权重赋值造成不同的中间译码性能；A.Wu方法同样依赖于阶段数量，阶段数量的不同造成中间译码性能差别较大；Y.Cassuto提出方法中连接建立阶段的中间译码性能有待提高。因此，如何利用反馈信息，改进喷泉码完全恢复输入符号需要的编码符号数、反馈信息数量以及中间符号恢复率是目前的一个研究热点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于改进在线喷泉码的图像传输方法，改进已有基于反馈信息的在线喷泉码的译码成功概率、反馈次数及中间符号恢复率，进而提高图像和视频等多媒体信息传输的质量和可靠性。

为了实现上述目的，一种基于改进在线喷泉码的图像传输方法，包括编码端和译码端操作，以及二者的信息交互；

(1)编码端操作包括以下步骤：