[發(fā)明專利]遙感圖像二倍無損及近無損壓縮編碼方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018707.5
• 申請日: 2007-09-20
• 公開（公告）號: CN101126807A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李云松;孔繁鏘;王柯儼;馬偉祥;吳成柯;劉凱;龔曉華;刁云
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/89;H04N7/26;G06T9/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及圖像壓縮編碼技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種無損、近無損編碼方法，用于衛(wèi)星遙感圖像的壓縮編碼。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星遙感應(yīng)用中，搭載在衛(wèi)星平臺上的各類有效載荷，如可見光相機(jī)、多光譜成像儀、紅外相機(jī)、干涉合成孔徑雷達(dá)等，可以獲取不同種類的遙感圖像。與一般自然圖像相比，遙感圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)性較弱，具有信息熵值高、冗余度低的特點(diǎn)，故進(jìn)行高壓縮比的實(shí)時編碼是非常困難的。在實(shí)際應(yīng)用中，衛(wèi)星遙感圖像的壓縮質(zhì)量要求與其它電視、景物、醫(yī)療圖像也有著很大的區(qū)別，表現(xiàn)在：

1).軍事衛(wèi)星遙感圖像，尤其是光學(xué)遙感圖像，一些重要的信息主要隱含在某些點(diǎn)、線和點(diǎn)的集合上。對于遙感圖像中軍事目標(biāo)(如坦克、飛機(jī)、橋梁和機(jī)場跑道等等)的判讀，目前主要依靠軍事目標(biāo)的幾何形狀特征來識別的。這就要求編解碼處理后，軍事目標(biāo)的形狀和位置不發(fā)生畸變和扭曲。

2).由于衛(wèi)星遙感圖像是在幾百公里高空拍攝的，成像時受到太陽高度角、大氣散射等諸多因素的影響，導(dǎo)致原始圖像質(zhì)量較差，信噪比較低，對比度不均勻。這就要求編解碼系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡量避免累加編碼噪聲，如方塊效應(yīng)、凸凹噪聲、偽輪廓噪聲、條帶狀噪聲以及“卷繞”失真等等，引起軍事目標(biāo)信息的丟失。

3).為了適應(yīng)星上壓縮，算法要求必須簡便、快捷、所占用的存儲容量小、易于硬件實(shí)現(xiàn)。

由于這些遙感圖像的原始數(shù)據(jù)率很高，而且存在信息冗余，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和傳輸之前需要對遙感圖像進(jìn)行高效的壓縮編碼。為了最大限度的保持原始圖像的質(zhì)量，在某些應(yīng)用下，要求對這些遙感圖像進(jìn)行無損或近無損的壓縮。

近年來，圖像編碼理論取得了一系列令人矚目的成果。1993年Shapiro提出了內(nèi)嵌零樹編碼(EZW)方法，1996年P(guān)earlman根據(jù)Shapiro零樹編碼的基本思想，提出了一種新的且性能更優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方法，即基于分層樹集合分割排序(Set?Partitioning?inHierarchical?Trees，SPIHT)的編碼算法。2000年Taubman結(jié)合率失真優(yōu)化算法提出了EBCOT算法，該算法被最新的國際編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000所采用，成為JPEG2000編碼系統(tǒng)的核心算法。這些高性能算法把小波變換應(yīng)用到圖像編碼，是一次新的圖像編碼技術(shù)革命。但是這些以小波變換為核心的壓縮算法，由于小波變換的計(jì)算復(fù)雜度高、比特平面編碼復(fù)雜度高和所需存儲空間很大，硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，很難滿足衛(wèi)星遙感圖像壓縮應(yīng)用的要求。傳統(tǒng)的JPEG圖像壓縮方法壓縮效率較低，而且不適于無損或近無損壓縮；同時JPEG算法的抗誤碼能力不強(qiáng)，在誤碼率較高的衛(wèi)星信道傳輸會造成嚴(yán)重的誤碼擴(kuò)散，因此也不宜采用。

發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種編碼復(fù)雜度低、易于硬件實(shí)現(xiàn)的遙感圖像二倍無損及近無損壓縮編碼方法，以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感圖像壓縮應(yīng)用的要求。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)關(guān)鍵是將原始圖像分成條帶，每一條帶獨(dú)立編碼。在條帶編碼中，把圖像數(shù)據(jù)分為重要比特平面和非重要比特平面，對重要比特平面數(shù)據(jù)進(jìn)行無損編碼，根據(jù)輸出碼流長度與編碼門限的關(guān)系決定是否輸出非重要比特平面數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)碼率控制。具體過程如下：

1、根據(jù)輸入原始圖像的寬度、高度信息將圖像分成條帶，并根據(jù)各條帶的寬度、高度以及圖像數(shù)據(jù)精度確定編碼門限T，即

T=w×h×N16]]>

其中：w為原始圖像的寬度

h為條帶的高度

N為圖像數(shù)據(jù)的精度；

2、根據(jù)輸入圖像的位深N和數(shù)據(jù)拆分比特位bp，將每個條帶中的所有數(shù)據(jù)拆分成重要比特平面序列sigs_i和非重要比特平面序列errs_i；

3、對重要比特平面序列sigs_i進(jìn)行無損編碼，即先對重要比特平面序列sigs_i進(jìn)行差分和映射處理后生成一個非負(fù)序列δ_i，再將該非負(fù)序列δ_i按每16個數(shù)據(jù)分為一組，獨(dú)立進(jìn)行熵編碼，依次編碼完整個序列δ_i；