微型飞行器中MPEG4码流嵌入遥测数据方法研究

论文摘要

微型飞行器与地面的通信中,不仅要向地面传回实时的视频数据,而且要向地面传输微型飞行器本身的下行遥测数据。为了避免用两个独立信道传输遥测数据和压缩后的视频数据,本文提出复合传输的方案,即将视频数据和遥测数据复合为一个码流。这种方案可以节省信道,降低系统功耗和保护遥测数据的安全性。由于通信带宽的限制,视频数据要经过MPEG4编码压缩后传输。一般遥测数据的数据量远小于MPEG4码流的数据量,所以通常将遥测数据嵌入到MPEG4码流中以实现遥测数据和视频数据的复合。首先,提出了通过自定义起始码嵌入加密遥测数据的方法。本文通过定义一个新的视频起始码将遥测数据嵌入到MPEG4码流中,嵌入前用DES加密算法、Logistic映射加密算法、Arnold变换加密算法分别对遥测数据加密以确保遥测数据的安全性。然后,通过借鉴基于DCT系数的视频水印技术,研究了在量化后的DCT系数嵌入遥测数据的方法。量化后的DCT系数包括DC系数和AC系数,通过将遥测数据嵌入到量化后DCT系数的最低有效位以实现遥测数据和MPEG4码流的复合。最后本文研究了运动矢量和VLC域嵌入遥测数据的方法。运动矢量嵌入遥测数据方法是将遥测数据嵌入到幅值较大的运动矢量的最低有效位。VLC域嵌入遥测数据方法分为两步,先在VLC变长码表寻找合适的码字建立新的码表,然后通过交换新码表中的码字将遥测数据嵌入到MPEG4码流。本文对上述方法进行了实验分析与比较,结果表明通过自定义起始码嵌入遥测数据的方法和高频AC系数嵌入遥测数据的方法其复杂度、峰值信噪比、嵌入数据量等指标满足项目要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本文主要工作及内容安排
• 第二章 MPEG4 视频编码技术
• 2.1 MPEG4 视频编码概述
• 2.2 MPEG4 视频对象
• 2.3 MPEG4 视频码流的结构及语法
• 2.4 本章小结
• 第三章 遥测数据和MPEG4 码流复合方案设计
• 3.1 微型飞行器组成部分
• 3.2 遥测数据和MPEG4 码流复合实现方案
• 3.3 本章小结
• 第四章 自定义起始码嵌入遥测数据
• 4.1 自定义起始码嵌入遥测数据
• 4.2 遥测数据的加密
• 4.2.1 DES 算法加密遥测数据
• 4.2.2 LOGISTIC 映射和ARNOLD 变换加密遥测数据
• 4.3 本章小结
• 第五章 MPEG4 高频AC 系数和DC 系数嵌入遥测数据
• 5.1 人眼视觉系统特性
• 5.2 MPEG4 简单档次编码过程
• 5.3 高频AC 系数嵌入遥测数据
• 5.3.1 高频AC 系数嵌入遥测数据过程
• 5.3.2 程序结果分析
• 5.4 DC 系数嵌入遥测数据
• 5.4.1 DC 系数嵌入遥测数据过程
• 5.4.2 程序结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 MPEG4 运动矢量和VLC 域嵌入遥测数据
• 6.1 MPEG4 运动矢量嵌入遥测数据
• 6.1.1 运动估计与补偿
• 6.1.2 MPEG4 运动矢量嵌入遥测数据过程
• 6.1.3 MPEG4 运动矢量提取遥测数据过程
• 6.1.4 程序结果分析
• 6.2 MPEG2 码流中VLC 域嵌入遥测数据
• 6.3 MPEG4 码流中VLC 域嵌入遥测数据
• 6.3.1 MPEG4 码流中VLC 域嵌入遥测数据过程
• 6.3.2 程序结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 VISUAL C++和VISUAL DSP3.0 程序的设计与实现
• 7.1 自定义起始码嵌入遥测数据程序设计
• 7.2 高频AC 系数嵌入遥测数据程序设计
• 7.3 DC 系数嵌入遥测数据程序设计
• 7.4 MPEG4 运动矢量嵌入遥测数据程序设计
• 7.5 VLC 域嵌入遥测数据程序设计
• 第八章 总结与展望
• 8.1 本文的主要工作
• 8.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文