影像資訊非均勻保護與 PCT 變異數

在本次的實驗過程中，破壞程度於 18%的時候已經沒有辦法在重建到一定的 品質，此種迅速破壞的原因在於隨機破壞的數據對於高能量權重部分之值產生破 壞，使得在重建的時候其所選的 PCT 參數數據無法有效的對此數據回復到可以達 到所要求的品質，故我們在圖 3-3 所示於訊源編碼區塊配對壓縮數據之後，對於 代表性的數據歸納出一定的 PCT 參數做保護，如此做法可以更有效率的維護重建 之後的品質。

我們於圖 3-1 中的 Noise Channel 的模擬中，企圖將重要的壓縮感知係數 數據通過高的破壞通道，可以輕易的模擬如圖 4-1 和圖 4-2 中的於破壞重度到達 18%的時候所產生的現象。

接下來依據第三章所述，對於 PCT 保護傳輸架構而言，由於在系統以係數分 離的方式大都無法以單一參數即可有效的重建每一個受破壞的係數，也因此訊源 編碼步驟分析原始影像的資訊變得重要，在壓縮感知中的高能量係數在被破壞之 後其設定的參數無法有效地將之復原；或許可能復原大部分的係數；不過由於其 他係數對於影像的代表性能量較低，這形成重建的效果不達預期。故此，我們的 方法即針對與離散餘弦轉換係數中的直流係數配對的保護數據規定特別的參數 作保護，使它在受到破壞之後重建不至於離所期望的品質過大。

我們實驗的方法為在於訊源編碼區塊配對壓縮數據之後，對於代表性的數據 歸納一定的 PCT 參數做保護，如此做法可以更有效率的維護重建之後的品質。於 圖 3-3 的編碼區塊中，特別針對相關離散餘弦係數的 DC 項以及其相關係數做特 定的 PCT 參數設定，以離散餘弦轉換係數的 DC 項為例。

我們的方式即是根據原影像資訊設計出適當的 PCT 參數，特別保護代表性的數據 以達到預防之前所探討品質急遽下降而無法重建的問題。

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圖 4-4 離散餘弦係數之 DC 數據保護重建曲線

圖 4-4 透過軟體分析 Cameraman 測試影像離散餘弦轉換係數之 DC 值與其配對 的第二項離散餘弦轉換係數值後，使愈^₄ ₁0且^₄ ₂^₂的重建情況。

我們從 Lossy 曲線可以發現，當壓縮感知的離散餘弦部分遇到破壞之後，與 圖 4-1 和圖 4-2 於破壞 18%的程度之後所得到的品質一致，然而重建的品質與 圖 4-4 互相觀察，可以發現 PSNR 改善至 27 dB，與之前使用最佳參數所得到 的改善品質要高。由此結果反映著對於壓縮感知的壓縮數據做以 PCT 架構傳輸 上的保護，最佳的參數設定在一定程度上可以達到系統最佳的重建品質，然而 若是可以進一步的分析各個數據之間的關係，使用非均勻保護措施並規範針對 此一重點性數據做必要的參數設定，對於終端資訊的最後取得將可以得到更好 的確切的結果資訊。

更進一步地討論非均勻保護，除了對其上述討論的 DC 像與其第二配對項 分析其 PCT 之₁和₂所應該設定的角度之外，我們將隨後壓縮感知中比較不具 重要性之壓縮數據以同樣的參數做保護，如此的話，受保護的係數達全部壓縮感 知的係數為 25%；意指 25%的壓縮感知數據全部以同樣的 PCT 參數做保護；其餘之 75%

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不做破壞亦不做保護，其結果可得圖 4-4 與圖 4-5。

(a) Lossy 25%

PSNR: 24.37 dB SSIM:0.13

(b) ^₄ ₁0₂ 0.3 PSNR: 26.83 dB SSIM:0.26

(c) ^₄ 







PSNR: 27.00 dB SSIM:0.32

(d) ^₄ 







PSNR:28.92 dB SSIM:0.48 圖 4-5 25% Lossy 包含 DCT 直流數據不平等保護重建輸出影像

圖4-5為當包含壓縮感知的離散餘弦中的DC值受到破壞之後，在接收端縮收到的 影像結果，其餘(b)(c)和(d)為依序變化₂的角度，可以發現當₂與₁相差越大，

重建效果將更好，影像的辨識程度SSIM由原來的0.13上升到了0.48，若我們直接 以視覺觀察的話，除了一些細節的影像呈現方面外，我們可以很清楚的辨識出影 像原來資訊所要表達的內容。

PCT 變異數參數分析由(3.9a)和(3.9b)式可以發現重建的變數包含了_A、

B、_C和_qc，在 PCT 的系統分析中，_qc_qd _qcd，且_c _qcd，因此在 分析與實作的過程中忽略量化的變異數[14]。

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圖 4-6

B

A



r PSNR 曲線

以 PCT 架構下的變異數設定

B

A



r ，且_A_B，我們以 10%的破壞程度重建，

我們發現唯有σA趨近σB的時候有最佳的重建品質，而且其變化的程度也大概約 於 0.4 dB，因此變異數在壓縮感知的數據的保護上設定為_B0.99_A，以得到 較佳的重建品質。以 PCT 的傳輸架構其結果雖然以 PSNR 量測效果大概在 1dB 左 右，但是若是以影像的結構性量測則具有不錯的效果，而影像結構的重建決定了 原始影像的辨識程度，因此，壓縮是可以透過 PCT 的架構保護影像資訊遺失的風 險。