CN101394556A - 用于深空通信的图像传输方法、发送装置、接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于深空通信的图像传输方法、发送装置、接收装置，其中，图像传输方法包括如下步骤：采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；将一子带划分多个独立的图像块，并对图像块进行熵编码；依据子带的重要程度，对子带采用重复累积码进行信道编码并发送；接收端根据所接收的子带数据中，错误图像块数据的重要程度，确定请求重传图像块，并将包括有请求重传图像块的反馈信息发送。本发明采用小波变换的方法，对重要程度不同的子带有采用不同的传输策略，并根据丢失数据块的重要程度判断是否需要重传，从而减少重传操作的次数，提高深空通信图像传输的容错性。

Description

用于深空通信的图像传输方法、发送装置、接收装置

技术领域

本发明涉及深空通信技术领域，具体地说，涉及一种用于深空通信的图像传输方法、发送装置、接收装置。

背景技术

深空探测技术集中体现了一个国家的科技发展水平和综合国力，具有很强的科学意义和经济意义。图像是深空探测所能够得到的最为直观的信息表现形式，因此，在深空探测技术中，图像信息的有效传输是非常重要的。

在诸如Internet等地面通信网络的图像传输技术中，发送端进行图像压缩时，往往不会受制于信道噪声的约束，这是因为：若由于信道噪声的影响而导致了图像传输中某个通信错误，并且，该通信错误很可能会造成大片图像的毁坏，即使在这种情况下，对于普通商业应用的通信网络而言，仅仅通过发送端简单的重传就能解决问题。

可是，深空通信***与上述普通商业应用的通信***相比，具有如下缺点：

1、深空通信的信道不对称，发送信息与接收的信息的速率不对称；

2、信息时延可以长达几十分钟甚至数小时的数量级，通信的持续时间可能小于信号传播时间；

3、信息在传输过程中极易发生错误；

4、通信中，握手过程效率低，确认重传效率低。

因此，在深空通信***中进行图像传输，不可能如地面通信网络中进行图像传输那样，通过大量的重传操作来避免由于信道噪声而导致的大片图像毁坏的问题。也就是说，在深空通信中，如果采用如地面通信中的图像压缩方法，若通信发生某个错误，重传不能顺利进行，有可能导致图像传输的失败。

有鉴于此，需要本领域技术人员迫切解决的技术问题就是：寻找深空通信中的图像压缩方法，并减少图像传输过程中的重传操作，从而提高深空通信图像传输的容错性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种深空通信中的图像传输方法，并减少图像传输过程中的重传操作，从而提高深空通信图像传输方法的容错性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种用于深空通信的图像传输方法，发送端监听到接收端的图像传输请求后，通过如下步骤发送图像数据：采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；将一子带划分多个独立的图像块，并对所述图像块进行熵编码；依据所述子带的重要程度，对所述子带采用重复累积码进行信道编码，其中，信道编码时，子带的重要程度越高，所述子带内图像块交织的次数越多；发送所述信道编码后的子带数据；所述接收端根据所接收的子带数据中，错误图像块数据的重要程度，确定请求重传图像块，并将包括有所述请求重传图像块的反馈信息发送。

优选地，所述方法还包括：发送端接收所述反馈信息，并根据所述反馈信息将请求重传数据块重新发送。

优选地，所述图像块设置有位置索引，所述位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，并且，所述图像块的重要程度由所属子带的重要程度确定。

优选地，确定请求重传图像块，并将包括所有请求重传图像块的反馈信息发送包括如下步骤：根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；根据所述错误图像块数据的重要程度，获取请求重传数据；将包括有所述请求重传数据的反馈信息发送。

优选地，采用离散小波变换，将获取的数字图像按“田”字形划分为四个重要程度不同的子带，并且，将一子带按“田”字划分四个独立的图像块。

根据本发明的实施例，本发明还提供了一种用于深空通信的图像发送装置，包括：图像传输请求监听模块、离散小波变换模块、熵编码模块、信道编码模块以及发送模块。

其中，图像传输请求监听模块用于监听接收端的图像传输请求；离散小波变换模块用于采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；熵编码模块用于将所述每一子带划分多个独立的图像块，并对所述图像块进行熵编码；信道编码模块用于依据所述子带的重要程度，对所述子带采用重复累积码进行信道编码；信道编码时，子带的重要程度越高，所述子带内图像块交织的次数越多；发送模块用于发送所述信道编码后的子带数据。

优选地，所述图像接收装置还包括反馈信息接收模块，用于接收所述接收端发送的反馈信息，并根据所述反馈信息将请求重传数据块重新发送。

根据本发明的实施例，本发明还提供了一种用于深空通信的图像接收装置，包括：图像传输请求发送模块、接收模块、反馈信息发送模块、信道解码模块、熵解码模块以及离散小波反变换模块。

其中，图像传输请求发送模块用于发送图像传输请求；接收模块用于接收所述发送端编码的多个子带数据；所述子带通过对图像数据的离散小波变换得到，所述子带具有相应的重要程度参数；所述图像块通过对该子带划分得到；反馈信息发送模块用于根据接收的多个子带数据中，错误图像块的重要程度，确定请求重传图像块并发送；信道解码模块用于对所述编码的多个子带数据进行信道解码；熵解码模块用于对信道解码的子带数据进行熵解码，获取所述多个独立的图像块，并将所述多个独立的图像块进行图像重组，以获得所述离散小波变换划分的子带；离散小波反变换模块用于对熵解码获得的子带进行离散小波反变换，获取解码的图像数据。

优选地，所述图像块设置有位置索引，所述位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，所述错误图像块的重要程度由所属子带的重要程度确定。

优选地，所述反馈信息发送模块包括：错误数据统计子模块、请求重传数据获取子模块、发送子模块。

其中，错误数据统计子模块用于根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；请求重传数据获取子模块用于根据所述错误图像块的重要程度，获取请求重传数据；发送子模块用于将包括有所述请求重传数据的反馈信息发送。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采取小波图像编码把图像数据分成重要程度不同的子带，有利于在图像传输过程中采用不同的传输策略；在小波变换域把图像分割成不重叠的区域，进行熵编码，在接收端各图像域可以独立解码，并且在某些图像域数据丢失时不会对图像质量产生太大的影响；提高了深空通信图像传输方法的容错性。并且，图像传输完成后，根据出错数据的重要程度进行反馈，避免发送端反复重传引起信道负担过重的问题。

附图说明

图1是根据本发明深空通信的图像传输方法实施例的流程图；

图2是根据图1的传输方法中，发送端的发送步骤流程图；

图3是根据图1的传输方法中，接收端的接收步骤流程图；

图4是根据本发明深空通信的图像发送装置的结构示意图；

图5是根据本发明深空通信的图像接收装置的结构示意图；

图6是图5的图像接收装置中，反馈信息发送模块实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明深空通信的图像传输方法实施例的流程图，发送端监听到接收端的图像传输请求后，通过如下步骤发送图像数据包括如下步骤：

步骤101：采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带。

其中，在一种实施例中，可以将数字图像经小波变换后划分为四个子带，分别为左上角子带、右上角子带、左下角子带、右下角子带；位于左上角的子带重要程度最高，右下角子带的重要程度最低。

步骤102：将一子带划分多个独立的图像块，并对图像块进行熵编码。

在具体实施时，可以将每一子带按“田”字形划分为四个图像块，每个图像块用不同的上下文模型和熵编码器进行编码，在每个图像块设置有位置索引，位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，以保证解码时的独立性。

步骤103：依据子带的重要程度，对子带进行信道编码。

在具体实施时，由于重复累计码(Repeat Accumulate，RA)具有更简单快速的编码结构，因此可以作为优选的编码方式。编码时，子带的重要程度越高，子带内图像块编码时的交织次数越多。例如，可以对左上角子带中的数据进行三次交织，对其右下子带的数据进行一次交织。

步骤104：发送信道编码后的子带数据。

步骤105：接收端根据所接收的子带数据中，根据错误图像块数据的重要程度，确定请求重传图像块，并将包括有请求重传图像块的反馈信息发送至接收端。

其中，错误图像块的重要程度由所属子带的重要程度确定。

参照图2，示出了根据图1的传输方法中，发送端的发送步骤流程图，包括如下步骤：

步骤201：发送端等待接收端的数据请求；

步骤202：判断是否监听到接收端发送的数据请求信息，并在判断为是的情况下，执行步骤203，否则继续执行步骤201；

步骤203：采用小波变换，将获取的图像划分为多个重要程度不同的子带；

步骤204：将每一个子带划分为多个独立的图像块，并对每一个图像块进行熵编码、信道编码，并将编码的子带进行发送；

步骤205：判断是否接到了发送端发送的请求重传的信息，在判断为是的情况下，执行步骤206；

步骤206：发送端重传相应的数据。

参照图2，示出了根据图1的传输方法中，接收端的接收步骤流程图，包括如下步骤：

步骤301：向发送端发送数据请求。

步骤302：接收并统计发送端发送的图像数据。

步骤303：根据统计的数据判断是否有需要重传的图像数据；在判断结果为是的情况下，执行步骤304，在判断结果为否的情况下，执行步骤306。

其中，需要重传的数据是这样确定的：

根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；

根据所述错误图像块的重要程度，获取请求重传数据。

步骤304：向发送端发送需要重传数据的请求。

步骤305：接收来自于发送端的的重传数据。

步骤306：对接收的数据进行信道解码、熵解码、图像重组、离散小波变换，从而获取解码的图像。另外，接收端在解码时，可以根据纠错码对可以恢复的数据进行恢复。

参照图4，示出了根据本发明深空通信的图像发送装置的结构示意图，该发送装置的结构包括：

图像传输请求监听模块401，用于监听接收端的图像传输请求；

离散小波变换模块402，采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；

熵编码模块403，用于将每一子带划分多个独立的图像块，并对图像块进行熵编码；

信道编码模块404，用于依据所述子带的重要程度，对所述子带采用重复累积码进行信道编码；其中，信道编码时，子带的重要程度越高，所述子带内图像块交织的次数越多；

发送模块405，用于发送信道编码后的子带数据。

反馈信息接收模块406，用于接收发送端发送的反馈信息，并根据反馈信息将请求重传数据块重新发送。

优选地，数字图像按“田”字形划分为四个的子带，每一子带按“田”字形划分为四个独立图像块，依据子带的位置确定各个子带的重要程度，位于左上角的子带重要程度最高，右下角子带的重要程度最低。

参照图5，示出了根据本发明深空通信的图像接收装置的结构示意图，该接收装置的结构包括：

图像传输请求发送模块501，用于发送图像传输请求；

接收模块502，用于接收发送端编码的多个子带数据；子带通过对图像数据的离散小波变换得到，子带具有相应的重要程度参数；子带的重要程度越高，在信道编码时子带内图像块交织的次数越多；图像块通过对该子带划分得到；

反馈信息发送模块503，用于根据接收的多个子带数据中，错误图像块数据的重要程度，确定请求重传图像块并发送；

信道解码模块504，用于对编码的多个子带数据进行信道解码；

熵解码模块505，用于对信道解码的子带数据进行熵解码，获取多个独立的图像块，并将多个独立的图像块进行图像重组，以获得离散小波变换划分的子带；

离散小波反变换模块506，用于对熵解码获得的子带进行离散小波反变换，获取解码的图像数据。

进一步地，图像块设置有位置索引，位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，错误图像块的重要程度由所属子带的重要程度决定。

参照图6，示出了图5的图像接收装置中，反馈信息发送模块实施例的结构示意图，包括如下结构：

错误数据统计子模块601，根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；

请求重传数据获取子模块602，用于根据错误图像块的重要程度，获取请求重传数据；

发送子模块603，用于将包括有请求重传数据的反馈信息发送。

综上，在本发明中：

本发明采取小波图像编码把图像数据分成重要程度不同的子带，有利于在图像传输过程中采用不同的传输策略；在小波变换域把图像分割成不重叠的区域，进行熵编码，在接收端各图像域可以独立解码，并且在某些图像域数据丢失时不会对图像质量产生太大的影响；提高了深空通信图像传输方法的容错性。图像传输完成后，根据出错数据的重要程度进行反馈，避免发送端反复重传引起信道负担过重的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于***实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种深空通信的图像传输方法、发送装置、接收装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1、一种用于深空通信的图像传输方法，其特征在于，发送端监听到接收端的图像传输请求后，通过如下步骤发送图像数据：

采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；

将一子带划分多个独立的图像块，并对所述图像块进行熵编码；

依据所述子带的重要程度，对所述子带采用重复累积码进行信道编码，其中，信道编码时，子带的重要程度越高，所述子带内图像块交织的次数越多；

发送所述信道编码后的子带数据；

所述接收端根据所接收的子带数据中，错误图像块数据的重要程度，确定请求重传图像块，并将包括有所述请求重传图像块的反馈信息发送。

2、根据权利要求1所述的图像传输方法，其特征在于，所述方法还包括：发送端接收所述反馈信息，并根据所述反馈信息将请求重传数据块重新发送。

3、根据权利要求2所述的图像传输方法，其特征在于，所述图像块设置有位置索引，所述位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，并且，所述图像块的重要程度由所属子带的重要程度确定。

4、根据权利要求3所述的图像传输方法，其特征在于，确定请求重传图像块，并将包括所有请求重传图像块的反馈信息发送包括如下步骤：

根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；

根据所述错误图像块数据的重要程度，获取请求重传数据；

将包括有所述请求重传数据的反馈信息发送。

5、根据权利要求4所述的图像传输方法，其特征在于，采用离散小波变换，将获取的数字图像按“田”字形划分为四个重要程度不同的子带，并且，将一子带按“田”字划分四个独立的图像块。

6、一种用于深空通信的图像发送装置，其特征在于，包括：

图像传输请求监听模块，用于监听接收端的图像传输请求；

离散小波变换模块，用于采用离散小波变换，将获取的数字图像划分为多个重要程度不同的子带；

熵编码模块，用于将所述每一子带划分多个独立的图像块，并对所述图像块进行熵编码；

信道编码模块，用于依据所述子带的重要程度，对所述子带采用重复累积码进行信道编码；其中，信道编码时，子带的重要程度越高，所述子带内图像块交织的次数越多；

发送模块，用于发送所述信道编码后的子带数据。

7、根据权利要求6所述的用于深空通信的图像发送装置，其特征在于，所述图像接收装置还包括反馈信息接收模块，用于接收所述接收端发送的反馈信息，并根据所述反馈信息将请求重传数据块重新发送。

8、一种用于深空通信的图像接收装置，其特征在于，包括：

图像传输请求发送模块，用于发送图像传输请求；

接收模块，用于接收所述发送端编码的多个子带数据；所述子带通过对图像数据的离散小波变换得到，所述子带具有相应的重要程度参数；所述图像块通过对该子带划分得到；

反馈信息发送模块，用于根据接收的多个子带数据中，错误图像块的重要程度，确定请求重传图像块并发送；

信道解码模块，用于对所述编码的多个子带数据进行信道解码；

熵解码模块，用于对信道解码的子带数据进行熵解码，获取所述多个独立的图像块，并将所述多个独立的图像块进行图像重组，以获得所述离散小波变换划分的子带；

离散小波反变换模块，用于对熵解码获得的子带进行离散小波反变换，获取解码的图像数据。

9、根据权利要求8所述的用于深空通信的图像接收装置，其特征在于，所述图像块设置有位置索引，所述位置索引包括子带索引和图像块在该子带中的区域索引，所述错误图像块的重要程度由所属子带的重要程度确定。

10、根据权利要求9所述的用于深空通信的图像接收装置，其特征在于，所述反馈信息发送模块包括：

错误数据统计子模块，用于根据所述位置索引，统计接收到的图像块及错误图像块数据；

请求重传数据获取子模块，用于根据所述错误图像块的重要程度，获取请求重传数据；

发送子模块，用于将包括有所述请求重传数据的反馈信息发送。

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