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。     

基于小波阈值降噪和经验模态分解的高光谱图像分类算法

为了充分降低高光谱图像中的噪声以获得高精度的分类结果,本文结合小波阈值降噪(WTD)和经验模态分解(EMD)的优点,提出了一种基于小波阈值降噪-经验模态分解的高精度支持向量机(SVM)高光谱图像分类算法(WTD-EMD-SVM)。首先对高光谱图像进行小波阈值降噪,除去高光谱数据中的高频噪声;然后再对高光谱图像进行EMD,获得含有高光谱数据本质特征的内固模态函数(IMF)和含有低频噪声的残差;最后采用内固模态函数重构高光谱图像,并对高光谱图像进行SVM分类。将其应用到AVIRIS数据92AV3C,仿真结果表明该算法不仅提高了高光谱图像分类精度,同时可减少支持向量数目,以提高高光谱图像分类速度。     

二值图像游程-Huffman编码方法研究及Matlab实现

文章提出一种游程编码和Huffman编码相结合的二值图像无损压缩算法,并对算法进行不同图像的仿真实验,实验结果证明本算法对分块清晰,纹理较少的二值图像压缩效果明显,算法实现简单,具有一定的实用价值。     

色散推扫型高光谱数据系统残余误差校正

高光谱遥感成像链路中各个环节产生的系统误差会降低数据质量（quality）,从而削弱高光谱数据的应用潜力。为了消除高光谱辐亮度数据中的系统残余误差,以色散推扫型高光谱遥感系统为例,提出了基于成像链路的系统残余误差校正流程。首先,从成像链路出发,在不同环节分析系统残余误差的产生原因及机理;然后,通过分析检测及校正算法对数据质量的影响,以及误差项之间的内在联系,设计了一种系统残余误差校正流程;最后,以PHI高光谱数据作为数据源对提出的校正流程进行实验验证。结果表明：校正后的图像可视性增强;信噪比显著提高,最大提升值为91.9%;反射率数据中的过校正现象得到有效消除。利用该校正流程能够较好的消除数据中的系统误差,提高图像数据质量以及后续应用处理能力。     

基于奇异值分解的双谱降维研究

在基于雷达高分辨距离像(HRRP)的目标识别中,双谱特征是一种有效的识别特征,但维数过高限制了它的应用。对双谱矩阵进行奇异值分解,提取奇异值向量以及大奇异值对应的奇异向量作为识别特征,与挑选双谱法相比,不仅识别率有所提高,而且克服了挑选双谱特征每有新目标加入都需重新挑选双谱频点的缺点,基于实测数据的识别结果验证了所提方法的有效性。     

易于硬件实现的遥感图像两倍压缩算法

结合干涉多光谱遥感图像航天应用的要求,参考CCSDS标准无损压缩算法,提出了一种易于硬件实现的干涉多光谱遥感图像无损／近无损压缩算法。该算法在对12bit干涉多光谱图像进行2倍压缩时压缩性能与JPEG 2000标准算法相当,但算法复杂度和所需存储空间大大降低,在单片FPGA内部即可实现全部压缩功能,可以很好地满足航天应用的要求。     

深度学习视频快照压缩成像恢复效果影响因素研究

针对视频快照压缩成像掩模板编码模式对实际拍摄压缩图像解码恢复效果的影响机理研究较为欠缺以及真实图像恢复效果很难量化评估的现状,文章基于遥感卫星视频序列得到的仿真数据和视频快照压缩成像系统采集到的真实场景数据,使用两种深度学习算法——集成学习先验深度展开算法和基于3D卷积的快照压缩成像（SCI）算法,结合峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）以及重构时间等量化指标进行重构效果评估,对掩模板的随机方式、掩模板的重复精度、掩模板的移动速度、景物的运动速度、背景的复杂程度等因素进行仿真试验分析。主要试验结论有：1）高斯随机编码具有较好的重构效果,但伯努利随机中当成功概率p取0.59或0.58时（随机变量取1）,重构PSNR值较高斯随机平均提升超过0.5dB,SSIM值提升0.004;2）当步长较小时,移动编码方式重构效果不如随机编码方式,当步长较大时（超过9像素）,效果和随机编码相当;3）掩模板的重复精度方面,当探测器像元和数字微镜器件（DMD）仅沿着一个方向发生偏移时（相对偏移量小于0.3像素）,对重构效果影响较小,当同时沿两个方向发生偏移时,影响较大（两个方向均为0.1像素,PSN...     

高光谱图像全局异常检测RFS-SVDD算法

针对SVDD用于高光谱图像全局异常检测时存在虚警率高的问题,提出RFS-SVDD算 法。RFS-SVDD将空间相邻且光谱相似的像元分为同一区域,根据区域大小将图像在空间上分 成潜在异常区域与背景区域,用背景区域中所有子区域的平均光谱RFS作为SVDD训练样本求 取支持向量。RFS是每个子区域中像元光谱的统计结果且不包含奇异像元,可以避免奇异像 元光谱和图像随机噪声对背景建模的影响。对HYMAP和AVIRIS图像数据的仿真结果表明：RFS -SVDD算法能抑制异常目标像元光谱和图像随机噪声对背景建模的干扰,降低SVDD用于高光 谱图像全局异常检测的虚警率。
     

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。     

一种易于硬件实现的CCSDS图像数据压缩算法

文章提出了一种易于硬件实现的CCSDS图像数据无损压缩算法。图像数据经过小波变换后,统计规律不尽相同。为了有效进行数据压缩,该标准针对不同的统计规律,采用不同的熵编码。针对不同的图像,讨论了直流系数（DC）量化编码和块交流系数比特深度编码中的参数k、熵编码中长度为3比特码字的编码方式参数choicel和choice3以及长度为4比特码字的编码方式参数choice2和choice4等参数的最优化选择。仿真结果表明,该算法有较低复杂度,易于硬件实现,而且能够有效优化。使输出码率最短。     

一种红外点目标图像高保真压缩方法

针对红外点目标图像的特点,融合目标检测与无损-近无损压缩技术,提出了一种目标-背景分类的高保真压缩方法。将红外图像分成若干子块,对每个子块进行基于"最大中值滤波"背景抑制算法的点目标检测,根据检测结果将图像子块分为包含疑似目标的目标子块和不含目标的背景子块,对目标子块图像无损压缩,对背景图像子块近无损压缩,从而提高红外遥感图像压缩比,降低数据传输量,减轻数据传输压力。实验结果表明:所提的方法与传统全图无损压缩方法相比,能在不损失点目标信息的高保真压缩前提下,使图像压缩比提高40%以上。该方法对星上实时处理系统、红外探测跟踪系统的设计具有一定的理论和工程应用价值。     

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。     

CCSDS基于小波变换的图像压缩

通过分析一种CCSDS建议的基于小波变换的图像数据压缩的基本原理、编解码方法、系统实现和压缩性能,初步研究深空通信对于图像压缩的特殊要求。通过与现在流行的基于小波变换的图像压缩算法JPEG2000进行比较发现, CCSDS推荐的算法的性能与JPEG2000基本相当,且同样支持无损和有损压缩及渐进传输,但其算法复杂度更低,包丢失不会造成图像大面积损坏,因而更适合于深空通信。     

嫦娥工程X射线谱仪的数据压缩研究

本文对嫦娥工程中的重要科学载荷X射线谱仪提出了一种有效的数据压缩方案。针对具体的数据特征,结合稀疏串编码、相关编码、前缀编码和字典编码等思想实现了无损和近无损压缩,使实验室理想环境下获得以及经嫦娥一号卫星下传的太阳能谱数据平均压缩比分别达到15和7,两种情况下的月球事例数据平均压缩比都为2,同时算法还具有一定的纠错能力,满足了X射线谱仪数据压缩的需求,为嫦娥三号卫星上粒子激发X射线谱仪的星载数据处理和后续工作提供了经验和准备。     

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。     

引入图像复原技术的遥感卫星图像压缩解码算法

针对遥感卫星基于小波变换的光学图像有损压缩算法,提出了一种引入图像复原技术思路的算法,对遥感图像解码处理过程中获得的低频信息进行复原,可以获得更多的用于在频域范围内描述图像结构信息的高频分量增益,从而提升整个解码图像的质量。通过此算法与传统的小波压缩算法进行对比,结果表明:压缩恢复图像的峰值信噪比(PSNR)较传统算法有0.1~0.3dB的改善,压缩恢复图像表现出更为丰富的纹理特性,可降低对遥感卫星图像数据处理和天地链路数据传输的要求。     

基于JPEG2000的高光谱图像压缩方案

高光谱图像是三维立体图像，具有“谱像合一”的特点，具有很大的应用价值，但因为其数据量庞大，给存储和传输带来不便。文章针对高光谱图像的特点，在进行8：1压缩条件下，提出了差值法和变换法两种基于JPEG2000的压缩方案，仿真结果表明，这两种压缩方案都能较好的满足高光谱图像压缩的要求。     

基于预处理和后处理的高倍静止图像压缩方法

文中提出一种基于图像预处理和解压图像后处理的高倍静止图像压缩方法。该方法不改变原来的压缩算法 ,在原有压缩方法的编码前对图像进行预处理 ,通过有目的的舍弃掉一部分数据 ,来降低压缩编码的复杂度 ,提高编码效率 ,同时在很大程度上减小了硬件实现时所需的存储量。在解码端首先恢复出保留的数据 ,然后利用子带外推的方法恢复丢掉的数据 ,最后重建图像。以 L ZC编码方法为例 ,试验结果表明 ,子带外推方法的重构图像比直接进行高倍压缩恢复的图像质量在视觉上和峰值信噪比上都有一定的改善