高光谱图像的数据特征及压缩技术

首先简要介绍了成像光谱遥感技术的理论基础及应用领域，然后分析了高光谱图像的特征，最后较全面地总结了目前出现的各类高光谱图像的压缩技术，并介绍了几种典型的算法。     

多光谱图像无失真压缩的方法研究

在研究无失真压缩理论和多光谱图像特笥的基础上，提出了一种新的基于波段排序的谱空间预测算法（BRSS：Band Reordering Spectral Spatial），结合Huffman编码完成了对多光谱图像的无失真压缩，和其它同种预测方法相经，BRSS有显著的优越性。     

基于非负最小二乘法的全色与高光谱图像融合

现有光学遥感图像融合方法主要针对全色与多光谱图像,直接将其用于全色与高光谱图像融合存在以下问题:高光谱图像波段数量远多于多光谱图像,通过高光谱波段加权合成低分辨率全色图像,容易出现灰度失真;高光谱图像与全色图像的空间分辨率相差很大,采用现有的加性变换融合方法,会导致融合图像中部分地物出现光谱或细节失真。为此,文章提出了基于非负最小二乘法的全色与高光谱图像融合方法。首先对高光谱图像进行波段压缩,得到波段压缩的高光谱图像;然后对波段压缩的高光谱图像及全色图像进行非负最小二乘拟合,得到低分辨率全色图像;最后,采用比值变换模型生成融合图像。试验表明该方法的光谱与细节保真效果好,优于对比方法。     

星上高光谱图像无损压缩方法

针对星上高光谱图像压缩问题，本文从消除高光谱图像的谱间与谱内空间冗余信息入手，提出了基于KLT与自由无损图像格式(FLIF)算法的高光谱图像无损压缩算法。KLT用于去除图像的谱间冗余信息，FLIF算法的MANIAC决策树能够在压缩过程中动态更新上下文环境内容，实时调整上下文环境的数量，多上下文环境建模的设计大幅提升了压缩性能。仿真实验表明:在高分五号卫星上的高光谱数据集上，本方案取得了不错的压缩比特率结果。此外，针对KLT变换后图像的特点，本文提出了多压缩器灵活切换的加速方法，在可见光波段让压缩耗时缩短为未优化前的1/5。     

超光谱干涉条纹图像压缩算法的研究

主要研究了超光谱干涉条纹图像的数据特点及其压缩方法，并以某型号为背景，提出了适合星上应用的压缩方法。     

基于光谱特性的高光谱图像压缩方案

根据干涉型高光谱成像仪成像特点,提出了一种针对干涉型光谱仪所获得高光谱图像的基于光谱特性的图像压缩方案。由于光谱信息最终从“点”十涉图像中恢复,因此方案中首先通过高精度匹配技术将原始“像面”干涉图像序列“重组”成“点”干涉图像,然后针对“点”干涉图像序列进行压缩。在重组过程中采取基于光流的亚像素级匹配和基于梯度的三角插值算法,实现了高精度的图像匹配重组;在压缩环节利用“点”干涉图像与光谱信息之间的傅立叶变换关系,提出一种能够很好保持频谱特性的基于一维DCT的压缩算法。实验证明,压缩算法总体性能远高于针对“像而”干涉圈序列的压缩算法．很好地控制了光谱信息的失真。     

多光谱图像无失真压缩的方法研究

在研究无失真压缩理论和多光谱图像特性的基础上,提出了一种新的基于波段排序的谱空间预测算法(BRSS: Band Reordering Spectral and Spatial),结合Huffman编码完成了对多光谱图像的无失真压缩,和其它几种预测方法相比,BRSS有显著的优越性。     

多光谱图像无失真压缩的方法研究

在研究无失真压缩理论和多光谱图像特性的基础上,提出了一种新的基于波段排序的谱空间预测算法(BRSS:Band Reordering Spectral and Spatial),结合Huffman编码完成了对多光谱图像的无失真压缩,和其它几种预测方法相比,BRSS有显著的优越性.     

CCD遥感图像的实时压缩系统设计与实现

文章研究高速CCD遥感图像压缩的系统设计与实现。与其它图像数据相比,CCD遥感图像数据具有高速率、高量化位数的特点。针对CCD相机输出图像的数据特点,基于ADV212压缩芯片,提出了一种高速CCD遥感图像压缩系统的构架方案。该方案采用FPGA+ADV212+SRAM的硬件结构方式,以FPGA作为系统的主控,SRAM完成输入数据的缓存处理,ADV212完成图像数据的高效压缩处理。文章最后构建了压缩系统的实验验证平台,对系统的性能进行了实验验证。试验结果表明,文中提出的系统压缩方案,压缩前后图像品质没有明显差异,可以满足遥感图像压缩系统的实时处理要求。     

一种最大压缩误差可控的高光谱图像压缩算法

提出了一种可以实时控制压缩误差的高光谱图像有损压缩算法。该算法对高光谱 图像矩阵进行奇异值分解得到奇异值矩阵和奇异向量矩阵;用部分奇异值及其对应的奇异向 量重构图像;根据测量系统精度要求确定量化因子并对重构图像与原始图像间的光谱误差进 行量化;采用预测编码和算术编码对用于图像重构的奇异值及其对应奇异向量进行无损压缩 ;设计了非零值编码算法完成对重构误差的无损压缩。对Luna Lake和Low Altitude图像的 仿真结果为：最大相对误差分别控制在0.44％和0.33％时,压缩比为41.5:1和24.6:1, 信噪比为 50.4 dB 和47.8 dB。
     

基于小波和支持向量回归的高光谱遥感图像压缩

高光谱遥感成像技术能够获取探测对象丰富的空间信息和光谱信息,但所得图像海量数据的存储与传输制约了其应用。为此,提出了一种基于三维整数小波变换和小波支持向量回归的高光谱遥感图像压缩方法。首先采用三维整数小波变换把高光谱遥感图像分解成不同尺度的多个子带。然后对低频子带直接进行DPCM编码,而对高频子带则利用小波支持向量回归学习其小波系数之间的相关性,并采用小部分训练样本即支持向量来稀疏表示小波系数,以此达到压缩高频小波系数的目的。最后对支持向量及其相应的权重进行熵编码。文中给出了实验结果,并与基于3D SPIHT和JPEG2000的高光谱遥感图像压缩方法进行了比较,结果表明：所提出的方法在相同比特率下能够获得更高的峰值信噪比。     

基于分布式信源编码的高光谱图像无损压缩研究进展

有效的高光谱图像压缩技术已经成为航天高光谱遥感领域研究的焦点之一。对基于分布式信源编码（Distributed Source Coding,DSC）的高光谱图像压缩技术研究进展进行了综述。首先介绍了DSC的理论基础、实现方式及其在高光谱图像无损压缩应用中的优势;然后总结了基于DSC的高光谱图像无损压缩研究进展,在此基础上给出了一种基于多波段预测的高光谱图像分布式无损压缩算法,实验结果表明,该算法具有较低的编码复杂度,其无损压缩性能优于现有的分布式无损压缩算法;最后指出了DSC在高光谱图像压缩中需要进一步研究的问题。     

星载云检测算法的FPGA实现

对于光学遥感卫星而言,云的存在遮挡了地物,对卫星图像数据获取的质量造成了很大影响。对云进行实时有效的检测,可以把云图识别并分离出来,根据卫星的不同需求进行分类处理。一方面,为了减轻卫星数据传输通道的压力,云图可以不对地面传输;另一方面可以对云图进行高倍数压缩,由此节省出来的数据量可以给非云图像提供更高的压缩质量。提出的一种云检测FPGA实现方法,检测效果良好,厚云检测率达到97%,目前已成功应用于多颗卫星。     

基于空域结构渐进描述的图像压缩算法

目前通用的变换域图像压缩算法由于其工作原理导致其在压缩具有丰富纹理细节的遥感图像时质量不高,为了满足当前航天遥感技术的需要,提出了一个基于在空间域上对图像结构进行渐进描述的图像压缩算法。该算法把分块图像根据其内部的纹理复杂程度分为平坦、粗纹理和细纹理3种模式,并利用纹理简单模式叠加修正的方式来渐进地描述纹理复杂模式。在压缩细节纹理较少的图像时,该算法的结果与基于小波变换的典型算法SPIHT相当,而在压缩纹理细节丰富的图像时,该算法明显优于SPIHT算法。     

大压缩比嵌入式遥感图像压缩

本文提出一种基于小波变换和矢量量化相结合的遥感图像压缩算法。该算法由于采用嵌入式的比特流构造方式，因而具有嵌入式编码（Embedded Coding)的特点，比特流按照重要性顺序发送，编码器可以在满足一定压缩比的情况下终止编码。在大压缩比的情况下，恢复图像具有良好的视觉效果；同时它具有比SPIHT算法优良的抗误码性能。     

SAR有源假目标欺骗干扰实施方案研究

研究了SAR有源假目标欺骗干扰的具体实现问题.首先分析了SAR有源假目标欺骗干扰的原理,指出了距离向欺骗调制和方位向欺骗调制的本质,继而提出了两种SAR有源假目标欺骗干扰实施方案,两种方案都采取频域处理,并且只需要测量干扰机相对于雷达的角度信息就可以方便地实现,不过二者对应着不同的欺骗精度要求.仿真实验结果证明了这两种实施方案的有效性.     

图象的分形压缩方法

本文介绍一种适于对高分辨率（大数据量）遥感图象实现高倍（几十至几百倍）压缩的方法。文中简述分形几何的基本概念，给出了一种分形压缩的模型，以北航的图象分形压缩研究结果为例，阐述了分形压缩方法的特点。     

交会对接最后逼近阶段CCD相机的测量方法

本文提出交会对接最后逼近阶段，在ＣＣＤ相（及二极管阵列）任意安装条件下，测量追踪飞行器相对于目标飞行器位置和姿态的方位角法和成象法测量方案，及在采用单机和多机时的算法，并进行了分析比较。在采用单机时，精度很高，而采用双机或多机，算法简单，速度快。将两者结合起来，可以较好地解决该阶段的测量问题。     

机载高分辨率遥感图像实时压缩系统研究

介绍了图像压缩系统的5种主要架构,分析、比较了这5种架构的优缺点。基于现场可编程门阵列(FPGA)的图像压缩系统架构,提出了一种适合机载应用的高分辨率遥感图像实时压缩系统,该系统具有体积小、功耗低的特点。另外,还针对JPEG-LS(JPEG-Lossless)算法的特点,提出了一种简单有效的位率控制和抗误码方法,并在基于VIRTEX-ⅡFPGA的实时压缩系统中进行了具体应用,实现了机载遥感图像的无损和近无损图像实时压缩。该系统预留了充分的硬件资源,可支持EZW和SPIHT等复杂度较高的高倍率图像压缩算法的应用。