1.一种基于残差层分块DCT变换的图像伪模拟无线传输方法,其特征在于:包括以下内容:在发送端,对待传输图像进行双三次线性下采样,将此下采样层作为元数据A,然后对下采样层进行同等倍数的双三次线性上采样恢复,并用原始的待传输图像与上采样后的图像进行逐像素相减操作,得到残差层;基于残差层与系数块大小,选取块DCT变换参数,对残差层做大块的DCT变换,然后划分为小块进行功率分配与重要性排序,产生元数据B,其中包括每个块的方差以及块的位图;然后将系数块与Hadamard矩阵相乘来产生等能量切片,最后对元数据加以保护后与系数切片一起在正交频分复用OFDM信道中进行传输;
在接收端,接收到系数与元数据B后,使用元数据B中位图对系数进行重新排列,然后通过方差重新计算功率分配因子,结合线性最小二乘估计LLSE算法对系数进行估计,恢复后的系数采用逆离散余弦变换IDCT进行反变换,将元数据A的下采样层进行上采样后与IDCT恢复的残差层逐像素相加得到最终的接收端图像;
在发送端进行编码,具体包括以下步骤:
A1:双三次线性下采样:首先对待传输图像下采样N倍,得到下采样层,N的大小为后处理小块(N×N)的边长,将下采样层作为元数据A,其大小为 其中H,W分别为图像的高与宽;
A2:双三次线性上采样:对下采样层进行上采样N倍后与原图逐像素相减获得残差层,其大小为H×W;
A3:大块DCT变换:将残差层不重叠地划分为大块,每块大小为M×M,M由公式(1)决定,然后对每个残差块做DCT变换,对每块获得的DCT系数进一步划分为后处理小块,后处理小块大小为N×N;
A4:小块功率分配与重要性排序:以N×N小块的块内系数平方和进行重要性排序,然后根据功率分配因子进行块功率分配,每个块的功率分配因子定义为:其中λi为第i块的方差,P是总功率预算,此时产生元数据B,包含每个后处理块的方差和表示块位置的位图;
A5:Hadamard变换:将功率分配后系数值分配给数据包,将块与Hadamard矩阵相乘生成切片,每个块的系数值被分配到所有切片上,然后将切片分配给数据包;发送端编码矩阵Y表示为:Y=HGX (3)
其中H为Hadamard矩阵,G为功率缩放因子所构成的对角矩阵,X为DCT系数矩阵;
A6:OFDM信道:将编码好的系数切片在OFDM信道中进行传输。
2.根据权利要求1所述的基于残差层分块DCT变换的图像伪模拟无线传输方法,其特征在于:元数据包括下采样层像素值、每个块的方差、以及块的位图,接收端根据元数据的信息获取下采样层,根据位图重构块的位置,根据方差重新计算缩放因子;块的位图使用游程长度编码RLC进行压缩,所有元数据使用霍夫曼编码HC进一步压缩。
3.根据权利要求1所述的基于残差层分块DCT变换的图像伪模拟无线传输方法,其特征在于:使用二进制相移键控BPSK调制和半速率卷积码对元数据进行保护发送;将元数据分布在所有数据包中,数据包以标准802.11标头开头,然后是元数据,最后是编码的系数数据;最后使用具有高冗余性的Reed‑Solomon代码对元数据进行进一步编码再发送。
4.根据权利要求1所述的基于残差层分块DCT变换的图像伪模拟无线传输方法,其特征在于:在接收端进行解码,具体包括以下步骤:B1:逆Hadamard变换:接收端接收到系数值以及元数据后,通过逆Hadamard变换从数据包中收到系数值、元数据A、元数据B,然后从元数据B中获取位图重新构建编码矩阵,接收端接收到的系数值Yr表示为:Yr=Y+noise (5)
其中Y为发送端编码矩阵,noise为信道噪声;
B2:线性最小二乘估计:从元数据B中获取块的方差,通过方差计算出缩放因子的大小,使用线性最小二乘估计算法计算其对原始DCT分量的最佳估计,接收端估计的最佳系数矩阵Yllse表示为:T T ‑1
Yllse=ΛC(CΛC+α) Yr (6)
其中α表示各个数据包所经历的信道噪声功率,Λ表示各个块的方差构成的对角矩阵,C为Hadamard矩阵与功率分配因子矩阵G的乘积;
B3:大块逆DCT变换:对估计后的系数矩阵采用大块的IDCT变换从而恢复残差层的像素值;
B4:双三次线性上采样:从元数据A中获取下采样层,然后上采样N倍,获得接收端上采样层;
B5:像素相加:将接收端上采样层与恢复的残差层逐像素值相加,得到最终图像。