遥感图像的数据压缩技术研究

主要讨论了两种遥感图像的数据压缩方法改进的JPEG算法和噪声分解压缩算法.传统的JPEG算法会引起恢复图像的视觉失真,根据遥感图像的数据特征,设计出了一种新量化器,使图像的压缩效果和恢复图像的质量都有一定程度的提高.实际遥感图像都不可避免地存在随机噪声干扰,噪声干扰使得几乎所有的压缩算法性能降低,为此,我们提出"噪声分解压缩算法"的思想,使压缩算法变得更有效.     

基于信息隐藏的遥感图像分块压缩

目前JPEG2000等图像压缩方法受制于压缩倍数的限制,无法满足用户对海量遥感数据的实时传输要求,需要进一步减少高分辨率遥感图像产生的数据量,以满足遥感图像数据的空间传输要求。针对此情况提出了一种基于信息隐藏的遥感图像分块压缩方法,利用图像块的相似性判决出基准图像块和相似图像块,将相似图像块的编号隐藏在基准图像块中,只对基准图像块进行JPEG2000压缩。采用标准图像库作为样本图像进行仿真,结果表明,该方法将样本图像压缩前的数据量减少1/3,同时将该样本图像的压缩比提高1.5倍。     

光学遥感运动补偿压缩成像

针对单像素相机的运动导致压缩成像品质下降问题,提出了运动补偿压缩成像方法。首先建立运动条件下压缩采样的精确模型,进而分析了逐帧重构与联合重构两种图像稀疏方法。同时探讨了所提方法对于更加复杂运动的适应性以及所提方法成像品质的分布特性。该方法利用成像系统的运动信息重新规整压缩采样,避免了由降低积分时间或者减少采样数导致的成像品质下降。数学仿真与半物理仿真表明,运动补偿压缩成像比未经补偿成像结果具有更好的成像品质。     

卫星遥感图像分块小波变换编码方案

提出一种分块小波变换（ＢｌｏｃｋｉｎｇＷａｖｅｌｅｔｓＴｒａｎｓｆｏｒｍ）方案。该数据压缩方案可节省存储时间，为星上应用提供了可能性。利用各基带之间的自相似性，对小波系数采用改进型零树编码（ＩｍｐｒｏｖｅｄＺｅｒｏｔｒｅｅＥｎｃｏｄｉｎｇ），可有效的提高压缩比。     

星载多光谱遥感器太阳定标技术的进展

星载多光谱遥感器的太阳定标器一般选择太阳作为基准光源 ,通过它将太阳辐射引入星载遥感器并调节到星载遥感器的动态范围内 ,对星载遥感器进行绝对辐射定标 ,也可对星载遥感器性能变化进行监测和校正。文章介绍一些最具代表性的星载多光谱遥感器的太阳定标器 ,并进行了分析 ,以反映太阳定标技术的现状与发展。目前采用太阳漫射器的星上定标方法可以实现全视场、全孔径、端点到端点的定标。这一方法的严重缺点是漫射器反射比随时间变化。为了解决这一问题 ,设计一种比辐射计或反射比标定装置来监测漫射器的辐亮度、反射比以及太阳常数。因此这种定标方法是很有前途的 ,在现代一些先进的星载多光谱遥感器上获得应用。通过对此方法的分析 ,提出了在太阳漫射器研制中的一些关键技术。     

面向遥感图像高速压缩的多FPGA处理器设计

提出了一种面向海量遥感图像高速压缩应用需求的多现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array),即处理器设计方案,包括针对压缩任务中模块间松耦合和模块内强关联的问题,提出了混合式多FPGA并行处理器结构;给出了包含数据均衡分发和码流规则回收的压缩处理机制,提高了同构FPGA的并行效率,确保压缩处理过程的正确性;给出了支持处理器故障和链路故障的结构容错模型,保证压缩处理过程的可靠性;给出了基于分布式外部存储与高速串行总线的多FPGA通信策略,满足海量遥感图像高速压缩的通信要求.实验结果表明:单片同构FPGA的并行效率达93.5%;应用系统的硬件压缩结果与软件压缩结果一致,计算吞吐率达1.6 Gbit/s以上,并具有高可靠性.     

利用平滑约束复原方法处理CCD相机遥感图像

重点研究了频域平滑约束复原方法以及该方法对遥感领域中的实际应用，文章先介绍了平滑约束复原方法的理论基础，然后用该方法对CCD相机的遥感图像进行了复原处理，讨论了遥感器系统调制传递函数（MTF）曲线的拟合，遥感器系统MTF矩阵的构造以及复原参数的选择。可以得出结论，在一定条件下，利用平滑约束复原方法可以有效地改善整个系统的调制传递函数，从而使图像变得清晰。     

基于视觉模型和图像特征的遥感图像压缩

遥感图像具有纹理复杂、边缘丰富的特点,通常难以实现高压缩比.统计了图像经过小波变换后在不同方向、不同级别子频带的能量分布.然后基于人类视觉系统(HVS)模型中的对比敏感度函数(CSF)和遥感图像的能量分布特征,提出一种不同频带小波系数的变步长量化方法,并把该方法应用于嵌入式小波图像编码器.实验结果表明,与不采用心理视觉量化的压缩方法相比,在相同压缩比下,峰值信噪比略为降低,但恢复图像的主观质量有一定程度的改善.     

含无效云区域遥感图像在轨压缩方法

遥感图像中含有大面积的无效云区域,剔除云区域后的遥感图像形状呈现非规则特性。针对这类非规则遥感图像的压缩问题,在原始CCSDS IDC算法基础上提出了形状自适应CCSDS IDC压缩方法。方法以原始图像及其云掩膜为输入,对图像中的有效区域进行形状自适应小波变换,利用掩膜图像的Lazy小波变换结果指导小波系数编码,重新设计转义字及扫描字编码码表,最终构建形状自适应的比特平面扫描及编码方法。试验结果表明,压缩比一定的情况下,该方法可提高遥感图像解压缩后质量;图像质量一定的情况下,可以进一步降低数传带宽,增加在轨成像时间,进而提升遥感卫星在轨应用效能。     

基于YOLOv8的遥感图像舰船目标检测算法

针对遥感图像背景复杂、舰船目标尺度变化大和方向任意等问题,提出了一种基于YOLOv8的遥感图像舰船目标检测算法。首先为了提高特征融合的效率,在特征融合模块将原有的路径聚合网络优化为渐进式特征融合网络;其次为了强化模型的多尺度检测能力,在颈部网络加入基于大卷积核分解和空间选择机制的选择性大卷积核注意力模块;然后为了提高模型的分类和定位能力,在解耦检测头的检测框回归分支添加视觉注意力模块,在目标分类分支添加坐标注意力模块;最后为了将通用目标检测算法转换为旋转目标检测算法,在检测头引入角度参数并优化损失函数,优化网络训练时的正负样本标签分配策略以提升网络训练时的效率。在公开数据集HRSC2016上的实验结果表明,所提算法以3.02×106的参数量,实现了90.55%的检测准确率,与当前其他主流旋转目标检测算法相比,在参数量和准确率上都具有先进性。     

面向星载应用的空间域四叉树层次化图像压缩算法

为满足卫星应用领域对高分辨率遥感图像实时传输与存储的要求,针对该类图像特征,提出基于空间域四叉树数据结构的图像数据亚采样与多模式自适应预测编码相结合的压缩算法。该算法使用四叉树数据结构与三种预测编码模式,针对图像块纹理差别,自适应地选取相应的亚采样与量化编码方式,通过采样方式与量化方式的变化,达到保存高分辨率遥感图像细节与小目标绝不丢失的要求,实现了对遥感图像中目标边缘和变化剧烈的细节的高保真效果,同JPEG相比,恢复图像峰值信噪更高、图像纹理细节保持能力更强。利用具有可编程序门阵列器件物理实现上述算法,获得高速图像压缩专用芯片,该芯片数据处理速度达到288Mbit／s,功耗低于1W。     

卫星图像零树编码及其效果分析

采用嵌套零树小波编码 (EZW)算法的核心——零树概念和连续逼近量化的思想设计了一个编码器 ,对卫星图像 (小波分解后 )进行压缩实验 ;分析了卫星图像 (小波分解后 )进行零树编码的压缩效果。设计的编码器采用六符号的零树符号集 ,从而把 EZW算法的主过程和副过程合并在一起 ,使得算法流程易于实现。对零树符号流进行无损编码时 ,对比了多种编码方案且未采用适应性算术编码 ,并依据实验结果推荐了较好的无损编码方法。     

基于模式特征的图像压缩算法

从人眼视觉特征与空域模式特征的角度出发,提出了一种基于模式特征的图像压缩算法。经过对一组遥感图像的对比试验,可以看出本算法在对纹理信息丰富的遥感图像进行压缩时明显优于SPIHT算法。     

建立航天遥感器战略储备的初步构想

结合中国国情及研制航天遥感器的现状 ,阐述了对航天遥感器实行战略储备的初步构想 ;并根据航天遥感器在实际应用中的技术特点 ,对实施遥感器战略储备的必要性、可行性和重要意义进行了分析。     

多分辨率重采样实时解压缩硬件系统研制

主要介绍基于多分辨率重采样算法的图像实时解压缩硬件系统体系结构的设计，首先描述多分辨率重采样算法的解压流程；而后提出实现多分辨率重采样解压算法的超大规模集成电路结构；最后以可编程序门列成功实现，实验表明，解压缩硬件系统数据处理速度快，满足图像恢复实时性要求。     

基于结构描述的图像压缩方法研究

目前在遥感图像压缩领域,应用最为广泛的是以SPIHT算法为代表的基于小波变换的压缩技术,但是遥感图像含有极为丰富的高频信息,而变换域压缩编码的压缩原理是保留低频信息删减高频信息,这种矛盾导致了变换域编码对遥感图像进行高倍率压缩时,图像会有较大失真。为了减小压缩过程中高频信息的失真,从对图像空间结构描述入手,提出了一个基于空域的图像压缩算法,并与SPIHT算法进行了对比试验,证明了该算法的压缩质量明显好于SPIHT算法,具有一定的应用前景。     

成像光谱技术超谱图像分类研究现状与分析

超谱遥感图像由于其高光谱分辨率的特点正受到国外内的广泛关注,在解决了前期的辐射校正及定标等剖以及,超谱图像的推广应用是当务之急。超谱遥感图像的分类研究对农作物生长状况的监测、矿物的识别、海洋水色分析以及其他方面的许多应用都是很有价值的。文章概述了国内外在成像光谱技术方面的发展,并首次以像元的构成成分的.纯像元和混合像元的角度对分类方法进行了论述,对超谱图像分类技术研究现状的归纳和分析,旨在寻找突破点,加强此领域的研究力度。     

采样式航天光学遥感成像系统混叠噪声

为了准确计算采样式航天光学遥感成像系统中混叠噪声的权重和分析系统设计参数的影响,采用经验景物模型,模拟成像系统主要噪声源的统计特性,提出了一种含混叠的成像系统噪声计算模型。采用该模型,以某卫星高分辨率相机成像系统为例,计算混叠噪声功率占总噪声功率的百分比,并对不同λF/p参数和不同景物参数的情况进行了仿真。结果表明：该卫星高分辨率相机成像系统中,混叠噪声占较大比重;当提高λF/p时,可有效降低混叠噪声。     

调相白噪声对频率传递短期稳定度的影响分析

详细分析了调相白噪声对频率稳定度的影响。经过理论分析,得出了频率传递系统信噪比的开方与稳定度成正比,调制信号频率与稳定度成正比。经过分析得到,在一定范围内,提高激光器光功率可以提高频标传递的稳定度;调制频率和传递系统信噪比是影响短期稳定度的两个重要因素;通过增加EDFA的方法不能提高传递系统短期稳定度,反而每增加4到5个EDFA,稳定度下降1个数量级。