面向深空探测Bayer图像的高效编码

本文提出一种基于JPEG2000标准的Bayer图像高性能RBCR（Remove Bayer Component Relation, RBCR）压缩算法。在RBCR压缩算法中,根据Bayer图像相关性较高的特点,对Bayer图像进行颜色分量分离,得到处理单元子图,对各子图进行1*4整型离散余弦变换,降低Bayer图像中各颜色分量空间域内的相关性;对变换后的各分量DCT系数使用标准JPEG2000算法独立完成小波变换、Tier1编码、MQ编码和率失真斜率计算等,再基于率失真斜率联合截取方法完成各个分量的码流截取,即使用相同的率失真斜率门限值,按照率失真斜率值由高到低的顺序依次完成所有分量编码码块的码流截取,最后各个分量的截取结果再进行独立的码流组织输出。在RBCR算法中通过加入DCT变换降低Bayer图像相关性和对各个分量码流的率失真斜率联合截取,提高恢复图像质量且精确控制了码率。实验结果表明,RBCR算法与各个分量独立压缩方法相比,恢复图像质量得到提升,尤其在4倍的压缩倍数下效果最佳,峰值信噪比平均提高1.814dB,复杂峰值信噪比平均提高2.414dB,可以满足深空探测低复杂度和高质量图像的要求。     

精确质量控制的遥感图像JPEG2000压缩方法

提出了一种精确控制图像压缩质量的遥感图像JPEG2000压缩方法.根据小波变换的完全重构和子带系数量化误差统计独立特性,建立了压缩图像峰值信噪比质量指标与小波系数编码量化误差的数学表达关系式.在传统JPEG2000率失真理论的基础上,建立以压缩图像质量为目标,最小化编码码率的模型,并给出了压缩图像质量控制的码流优化截取方法.对标准测试图像以及卫星遥感图像进行实验,并与传统JPEG2000方法进行比较.结果显示,该方法具有相同的编码架构和复杂度,能够精确控制压缩图像质量,控制精度小于1％.对于序列多幅遥感图像,在相同平均码率条件下,提出的方法具有更高的整体压缩图像峰值信噪比.     

一种用于实时控制物流仓库寻迹机器人的编码和解码方法

根据机器人视觉原理,设计了一种基于简单图元的非同步流编码。流编码由"F"、"T"、"R"三种图元组成,分别表示"0"、"1"、"复码",设计了编码和解码规则,通过图像识别可以将流编码(图形)编译为计算机原始码。较传统的条形码和二维码,流编码具有编码和解码简单、信息量大、识别准确率高、能够在寻迹机器人运动过程中完成解码的特点,满足物流仓库对寻迹机器人的控制和定位的要求,提高物流仓库运行效率。该编码和解码方法可以广泛应用于信息识别和传输领域,取代条形码和二维码。     

构造信息压缩的一种优化算法

提出了一种基于分形插值预测的信息压缩技术,将原始信息在利用分析过去发生过什么事件以及未来需要完成什么工作,才能实现某种特定目标的基础上,进行分形编码得到分形码,采用分形插值方法由信息的分形码解码得到原始信息的分形预测编码,然后对预测误差信息进行基于DCT的自适应补偿编码。实验表明,这种方法的编码速度有了很大提高,而且恢复信息的质量具有较高的保真度。     

基于率失真最佳的视频编码码率控制方法

提出一种通过图像层和宏块层相结合的途径来实现视频编码器码率控制的策略。在图像层首先在总体上对每帧图像的编码速率进行预分配，从而确定一个参考量化系数。然后在对每帧图像具体编码时，根据率失真定理，在保证失真最小的情况下，为帧内不同的宏块选用最佳的量化系数。仿真结果表明：采用此视频编码码率控制策略能有效地减少或避免缓冲区出现上、下溢，使得输出码流趋于稳定，同时提高重建视频信号的信噪比。     

基于Gray码和线移条纹的结构光3D测量技术

结构光3D测量的线移条纹进行编码,以亚像素定位技术提取Gray码条纹边缘和线移条纹中心,将其上点作为图像采样点进行解码的方法.消除了Gray码固有的一位解码误差对投射角求取的影响,同时提高了采样密度.文中具体介绍该方法的编码解码原理,分析了编码图案正交投射对测量准确度的影响,给出了仿真实验结果.测量误差约为0.04%.     

分布式视频编码中虚拟信道模型的动态估计

基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论的分布式视频编码,是一种全新的视频编码框架。分布式视频编码系统中,解码端对虚拟信道模型估计的准确性是影响压缩性能的关键因素之一。针对虚拟信道的时域动态特性,提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量,对当前帧前后的关键帧进行运动补偿,通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性,提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块,对每个分块都进行参数估计,即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明所提出的两种虚拟信道模型的估计算法都有效降低了视频编码系统的传输码率,提高了系统的率失真性能。     

混合观测压缩感知图像多描述编码

提出一种混合观测压缩感知多描述编码方案,用于提升传统的该类编码系统的编码性能并保留其抗丢包能力.该方案采用二维离散余弦变换(DCT)观测矩阵和高斯矩阵分别对图像信号进行观测,并分别使用哥伦布码(Golomb code)及其改进的编码方案对两种观测系数进行熵编码,得到包含完整码字的二维DCT码流和仅包含部分码字的高斯观测系数码流.在解码端,利用二维DCT系数和高斯观测系数之间的相关性进行最大后验概率估计解码,成功估计出高斯观测系数的缺失码字.最后再将两种观测系数合并,采用1范数优化算法重构出原信号.针对自然图像和遥感图像的实验均表明:不同丢包情况下,用本文提出的编码方案获得的重构图像的峰值信噪比(PSNR)值比传统高斯观测压缩感知编码方案提高了2～4 dB,该方案同时还具有鲁棒的抗丢包能力.     

面向无线链路压缩数据可靠传输的高效纠删编码

机上载荷获取的视频图像数据经压缩后在误码率为1×10-5的无线通信链路中传输时极易受到干扰,从而使得地面终端无法正常解码显示。本文通过分析无人机测控下行链路数据传输误码模型,设计了一种高效的纠删编码技术以提高压缩后码流的抗误码性能。该算法首先将编码后的数据按照一定数量的字节数进行分帧,对分帧后的数据按列进行改进后的快速范德蒙纠删编码;然后对编码后的数据再按帧格式进行快速循环冗余校验(CRC)编码;最后将编码后的码流送入信道传输。仿真结果表明,该纠删编码抗误码技术能够将误码率为1×10-5信道降低到1×10-8左右,可以使得经过高压缩比后的视频码流正确解码显示。此外设计时使用的纠删编解码技术运算量低、延迟小、非常易于硬件实现。提出的高效纠删编码技术已成功应用于多项无人机测控系统。     

机载设备IRIG-B(AC)码的滤波及其数字相位补偿

为了解决机载环境下交流B 码信号中的噪声和畸变问题,提高解码的精度和稳定性,设计了中心频率在1 kHz的带通滤波器对IRIG-B码信号进行滤波;然后,针对滤波后所引入的相位差设计了一个数字补偿电路,对1 PPS信号进行相位校准,消除相位误差.实验结果表明:滤波有效地抑制了信号中的噪声,还将失真的信号还原成真实的信号,无用的频率信号以-34 dB/十倍频率的水平得到抑制;经过数字相位补偿后,不仅消除了由于滤波所引入的相位差,而且消除了由于过零器的过零精度等所引入的相位差, 1 PPS准时点的精度由文献[1]的优于 10 μs提高到了优于3 μs.该设计满足机载环境下交流时间码的解码要求,消除了噪声的干扰和信号的失真,提高了解码的精度和稳定性.     

新一代视频编码帧内预测模式选择的优化

提出了一种基于图像相关性和最优模式概率统计的帧内预测优化算法,用于降低视频编码的复杂度。首先,介绍了新一代视频编码标准（HEVC）帧内预测算法中的Angular预测模式、Planar预测模式、LM 预测模式,以及帧内率失真代价最优化（RDO）计算方法。采用绝对误差和（SAD）作为代价函数处理残差,初步筛选得到最佳候选预测模式,然后利用简化率失真代价模型与最有可能预测模式（MPM）判断得到RDO候选预测模式,利用RDO得到最佳预测模式。最后在HEVC测试模型HM4.0的平台上对改进算法进行验证,并采用不同分辨率的视频序列进行了仿真实验。实验结果表明：在峰值信噪比（PSNR）影响可以忽略的情况下（平均降低0.06 dB）,提出的帧内预测优化算法比HM4.0中方法的压缩时间平均减少了30.18%,码率平均增加了1.97%。与文献[20]提出的帧内预测编码方法相比,其复杂度平均减少了11.45%,码率平均减少了0.46%,PSNR平均增加了0.01 dB,压缩性能均有所提高。     

遥感数字图像分类编码软件仿真

图像分类法是一种自适应图像编码方案,文献^[1]提出了向量标量分类方法,对于普通图像进行自适应编码,具有编码辅助信息少编码效率高的特点.在卫星图像分类编码应用中,我们发现其编码效率体现的不明显.依据卫星数字图像边缘信息丰富,频谱中高频分量多的特点,在文献^[1]方法的基础上调整了频率划分的策略,提高了聚类效果.通过应用C++语言在计算机上进行仿真实验,结果表明分类编码效率明显提高.改进方法在卫星数字图像的自适应编码和高码率编码器设计中具有广泛的应用.     

基于霍夫曼行程编码的 SLAM 算法

针对基于粒子滤波的SLAM算法生成的栅格地图存储效率不高的问题,提出一种基于霍夫曼行程编码的SLAM算法,以解决原有栅格地图的编码冗余和空间冗余问题。该算法在基于粒子滤波的SLAM算法基础上采用霍夫曼行程编码的地图表示方式,根据不同的应用场景,设计出两种霍夫曼行程编码地图的存储方式,当栅格地图的规模较小时,使用定长编码;当栅格地图的规模比较大时,例如大型商场环境,考虑使用变长编码,进一步增广了该地图表示方式的应用范围。仿真和真实场景实验表明,在一定条件下基于霍夫曼行程编码的SLAM算法最多能够减少94.8%的内存消耗,证明了该算法的可行性与有效性。     

Development of an embedded system and MATLAB-based GUI for online acquisition and analysis of ECG signal

This paper illustrates a low-cost method for online acquisition of ECG signal for storage and processing using a MATLAB-based Graphical User Interface (GUI). The single lead ECG is sampled at a rate of 1 kHz and after digitization, fed to a microcontroller-based embedded system to convert the ECG data to a RS232 formatted serial bit-stream. This serial data stream is then transmitted to a desktop Personal Computer at a rate of 19.2 kbps and a state-of-the art developed software stores it automatically in a temporary data file. The original ECG data is reconstructed from the digital data set by a conversion formula. The MATLAB-based GUI is designed to perform online analysis on the ECG data to compute the different time-plane features and display the same on the GUI along with the ECG signal plot.     

基于信道估计的RS纠错编码改进算法的设计与实现

提出了一种基于信道估计的RS纠错编码改进算法，该算法可以自适应地根据外界条件和环境对传输信道的干扰变化实时地调节编码系统的数据冗余量。仿真与完整的分析结果证实了该改进算法有效地改善了RS编码算法的传输效率；并且通过实际应用表明：良好的性能，高容错性适应于该通信系统的多种传输信道，具有很强的实用性。     

Hybrid encoding algorithm for real time compressed electrocardiogram acquisition

Tele-healthcare systems have shown a great promise toward flexibility in wireless medical signal collection and increased mobility of the patient to achieve early diagnosis. We describe a simple, lossy compression algorithm for single lead Electrocardiograms (ECG) using a hybrid encoding strategy, which can be utilized for patient monitoring application. It detects the ECG beats in real time, divides it into equal size ‘plain’ or ‘complex’ blocks based on complexity measure and allocate bits using two different principles to optimize the entropy (bits per sample efficiency) in the encoded bit-stream. With MIT BIH arrhythmia data at 1 kHz sampling and 10-bit quantization, the algorithm achieved an average CR and PRDN of 10.99 and 3.27 respectively, with average bit per sample value of 1.49. The average distortion in clinical signatures using PTB diagnostic ECG data was found to be less than 3%, which is clinically acceptable.     

基于预搜索的高效双目分形视频编码

设计了基于预搜索的高效双目分形视频编码,并成功应用于立体视频编码之中.对基本分形双目视频编码进行了改进.利用了树状划分准则,起始帧采用块离散余弦变换(DCT)编码,简化了块搜索范围并提前减少了重复运算.在双目立体视频编码中,以左通道为基本层,采用单独的运动补偿预测( MCP)方式进行编码,充分利用了预搜索限制条件、改进的非对称十字形多层次六边形格点搜索算法、去方块环路滤波和分数像素块匹配算法;以右通道为增强层,采用MCP加视差补偿预测(DCP)方式进行编码,选择误差最小的匹配块作为预测结果.在进行DCP编码时,充分利用视差分布约束条件,提出了快速的视差估计算法.实验结果表明,提出的编码方法在保证一定的峰值信噪比(PSNR)前提下,平均压缩时间是基本分形双目视频编码的18％～23％,压缩比提高了15.13～47.49,显著地改善了基本分形视频压缩算法的性能,使分形视频压缩的应用具有更大的灵活性和实用性.     

一种基于块位长的小波嵌入零块编码算法(结合工程)

提出一种基于块位长的小波嵌入零块编码算法，该算法通过以下几项措施来减少编码过程的内存占用，同时提高编码的工作效率：（1）LLn子带单独编码；（2）提出位长定义，建立块位长位图；（3）通过位长位图代替排序、细化链表，节省内存占用；（4）通过位长位图的树结构来快速搜索重要块，克服重复扫描，加快编码速度。软件测试及硬件实现结果表明，该算法在保持高信噪比的同时，有效地减少了编码过程的内存占用，提高了编码速度。     

一种典型循环码的FPGA实现

根据循环码的编码译码基本原理，给出了一种简明的循环码设计方法，利用这种方法，可以方便地在通信系统中实现低位数信道的编码译码，具有较高的编码效率。针对实际应用系统，设计并实现了一种基于典型的（15．7）循环码的信道编码，并且应用于基于FPGA开发的数据通信系统中。     

低码率下任意形状感兴趣区域编码

针对任意形状感兴趣区域(ROI)编码算法在低码率下ROI重建质量差、编码时间长等问题,在优化的集合分裂树算法(SPIHT)基础上提出了一种适用于低码率的任意形状ROI编码方法.利用小波系数之间的空间位置相似性和所用小波滤波器的特征,以极少的码率实现了任意形状ROI掩模的描述,为提高算法效率奠定了基础;利用改进后的空间方向树结构以集合的形式测试ROI区域中更多的节点,提高了SPIHT中分类排序的扫描效率;以小波子带为单位的量化方法通过为每个小波子带选择合适的量化阈值优化了码流的输出,提高了低码率下ROI的重建质量.实验表明,提出的方法支持对多个任意形状ROI的编码;在不到0.04 bit/pixel的码率下描述出了整幅图像中任意形状ROI的掩模信息;在码率小于0.5 bit/pixel时,ROI的峰值信噪比(PSNR)比基于JPEG2000的多子带位平面平移(MSBShift)方法提高了2～7 dB,编码时间缩短了30％以上.该方法具有ROI的重建质量高、编码速度快等特点,适于在低码率下应用.