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紧框架的构造及其在编码中的应用

论文摘要

在基于包机制的网络上传输信息时,数据被封装成一个一个的包,从源主机通过网络传输到目的主机。当网络发生拥挤堵塞或者是服务器的缓冲区发生溢出时,就会导致数据包的延迟或者丢失。检测数据包的丢失和重传,会产生巨大的延时,在图像、音频和视频信号的传输等实时应用领域中,大的延时是不可以接受的。如何从已接收的数据包中恢复出原始的数据信息,成为了研究的热点。框架是冗余的向量集合,有些框架在任意去掉部分向量后,仍然为框架,可以表示空间中的所有元素。因此,用这类框架来编码数据,当有部分数据包发生丢失时,在接收方仍然可以恢复出原始的数据信息,具有很好的鲁棒性。在用框架编码数据时,由于存在量化误差,在所有的框架中,紧框架使得量化误差最小。在恢复数据时,有近似重构和完全重构两种方法。在近似重构中,当有一个数据包发生丢失时,均匀紧框架(uniform tight frame)是最优的;当有两个数据包发生丢失时,等角紧框架(equiangular tight frame)是最优的。在完全重构中,具有最大鲁棒性的紧框架是最优的。等角紧框架主要是通过图和信息矩阵来进行构造的,用于构造等角紧框架的信息矩阵有会议矩阵(conference matrix)、Hadamard矩阵、立方根Seidel矩阵和四次方根Seidel矩阵。本文通过六次方根Seidel矩阵来构造复数等角紧框架,给出了六次方根Seidel矩阵必须满足的条件。当两个信息矩阵满足Q2 = ( M -1) I + 2Q或者Q2 = ( M-1) I+2Q时,给出了构造新的信息矩阵的方法,从而可以生成新的等角紧框架。通过离散傅里叶变换,得到正交的矩阵DFTM,通过选取DFTM中间的2k或者2 k + 1列,再将其转换成实数,得到具有最大鲁棒性的实数紧框架。最后将本文所构造的紧框架,应用于图像、音频和视频的传输,实验发现,通过框架编码之后,可以大大提高网络传输的质量。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 问题的提出
  • 1.2 国内外研究动态
  • 1.3 本文的工作
  • 第2章 基础材料
  • 2.1 框架基础知识
  • 2.1.1 框架的定义
  • 2.1.2 框架的等价性
  • 2.1.3 框架的冗余度
  • 2.2 用框架进行编码和解码
  • 2.3 两种重构方法
  • 2.3.1 完全重构
  • 2.3.2 近似重构
  • 2.4 等角紧框架的存在性
  • 2.4.1 实数情形
  • 2.4.2 复数情形
  • 2.5 等角紧框架的构造方法
  • 2.5.1 通过信息矩阵来构造等角紧框架
  • 2.5.2 通过图来构造等角紧框架
  • 第3章 紧框架的构造
  • 3.1 已有成果
  • 3.2 通过六次方根Seidel 矩阵来构造复数等角紧框架
  • 3.3 通过已有信息矩阵构造新的等角紧框架
  • 3.4 通过循环移位法构造实数紧框架
  • 第4章 紧框架在编码中的应用与分析
  • 4.1 紧框架在编码中的应用
  • 4.1.1 图像
  • 4.1.2 音频
  • 4.1.3 视频
  • 4.2 实验分析
  • 第5章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读硕士学位期间参与的科研项目
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/266a07731f6516573ee9f6b0.html