搶險救災移動環境下視頻高速傳輸技術研究

任李

摘要：為解決搶險救災移動環境下視頻高速傳輸的問題，針對一種超分辨率重建的圖像壓縮編碼框架的特點，提出針對性的圖像超分辨率重建算法，以優化整體的編碼性能，提升視頻傳輸效率。

關鍵詞：超分辨率；圖像編碼；視頻傳輸

中圖分類號： TP391 文獻標識碼： A 文章編號：1009-3044（2017）34-0018-01

1 概述

近年來，自然災害頻發，搶險救援中，迅速全面的了解災情為指揮決策提供情報，是遂行任務成功與否的關鍵。其中，應急通信是獲取災情的重要手段之一。目前，搶險救援應急通信手段主要有移動電話、衛星電話和應急通訊指揮車，移動電話和衛星電話主要以語音信號為主，應急通信車增加了圖像信號傳輸。

因此，針對搶險救援移動環境下視頻傳輸這一特定背景，如何運用圖像處理相關的新理論、新技術，并充分利用現有圖像/視頻編碼技術成果，開發針對性強的圖像及視頻壓縮技術，以實現在保證高質量圖像效果、低編碼復雜度情況下，實現視頻高速穩定傳輸的目標。這項工作的開展，具有非常重要的理論研究意義和廣泛的應用價值。

目前，把超分辨率重建技術和傳統圖像編碼方法結合起來，以得到更好的壓縮效果是前沿研究領域之一，國內外在這方面的研究還處于探索階段，本文對此也進行初步地研究。

2 編碼框架

為了充分利用編碼框架中存在原始圖像的優勢，在同等主、客觀圖像質量下，大幅度提高結合超分辨率重建技術的圖像及視頻編碼效率，為實際應用打下堅實基礎，與現有算法把超分辨率重建圖像作為最終解碼重建圖像不同，該算法框架中設計了反饋環節，即在編碼端用原始圖像減去超分辨率重建圖像得到殘差輔助圖像[1]，在解碼端用該殘差輔助圖像彌補在超分辨率圖像重建環節中損失的高頻細節信息，在保證殘差輔助圖像較低編碼比特率的情況下，大幅度提高了解碼重建圖像質量。

3 算法設計

在編碼框架超分辨率重建環節，可以采用多幀重建算法，如提出的基于自適應正則化的時空超分辨率重建算法等。但由于配準精度、算法復雜度等限制，重點關注單幅超分辨率重建算法。區別于傳統超分辨率重建，擬構建基于稀疏表示[2]的多類別字典圖像超分辨率重建算法。在訓練集預處理步驟，對于每一類（如紋理分類、方向分類等）訓練圖像塊，獨立離線學習一個緊湊的子字典，如圖2所示。

而后進行稀疏編碼，具體方法根據高性能或低復雜度的編碼要求，采用如復雜度較低的正交匹配追蹤（OMP）或重建精度較高正則的 OMP（ROMP）、梯度追蹤（GP）、壓縮感知匹配追蹤（CoSaMP）、分段匹配追蹤（StOMP）、子空間追蹤（SP）、稀疏自適應匹配追蹤（SAMP）等算法計算最優編碼系數[μ（j）*]。

最后計算對應的高分辨率特征向量并合并高頻塊，以得到高分辨率重建圖像，如圖3所示。

4 結束語

本文針對搶險救援移動環境下高速傳輸視頻技術進行了研究，針對一種超分辨重建圖像框架，提出了相應的實現算法，能夠較好滿足視頻圖像重建壓縮傳輸需要。

參考文獻：

[1] 何小海，吳笛，滕奇志，卿粼波，黃建秋. 集成超分辨率重建的圖像壓縮編碼新型框架及其實現[J].數據采集與處理，2014，29（1）：36-42.

[2] 宋海英，何小海，陳為龍，孫琰玥.多視頻的時空超分辨率重建算法[J].北京郵電大學學報，2011，34（4）：85-88.