[發明專利]壓縮編碼高光譜遙感圖像的多層次碼書矢量量化方法

在審

• 申請號: 201410482379.4
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104244017A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 陳善學;鄭文靜;張佳佳;楊亞娟
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04N19/94
• 分類號: H04N19/94;H04N19/154
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種壓縮編碼高光譜遙感圖像的多層次碼書矢量量化方法，其特征在于，讀取高光譜圖像三維數據，截取要壓縮的子塊轉化為二維矩陣形式的原始矢量數據，將原始矢量數據分割為低維部分、中維部分、高維部分；然后對三部分矢量數據分別作哈達瑪Hadamard變換和離散度排序預處理，得到預處理后的三部分矢量數據；對預處理后的三部分矢量數據分別截取矢量數據的前1/4維分量組成低維部分、中維部分、高維部分訓練子矢量數據，剩余的3/4維分量作為對應部分的尾部子矢量數據；設置碼書尺寸為多層次碼書，對各部分訓練子矢量數據進行矢量量化，得到迭代的訓練子矢量碼字索引和訓練子矢量碼書；根據訓練子矢量碼字索引分別對三部分尾部子矢量數據編碼，得到三部分尾部子矢量碼書和碼字索引；分別整理各部分碼書，得到三部分空域最終完整碼書和最終碼字索引，完成高光譜圖像數據塊的壓縮編碼。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割原則為：三部分矢量的維數分別都滿足2的整數次冪，若不滿足則在矢量末尾補零將維數擴展為最接近2的整數次冪，三部分矢量維數之和等于或接近原矢量維數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，預處理具體為：對三部分矢量數據分別作Hadamard變換，將各部分矢量數據中每個行矢量右乘一個相同維數的Hadamard方陣；根據某維分量的最大值與最小值計算各部分矢量數據中該維分量的離散度；將各部分矢量的離散度值分別進行降序排序，記錄排序索引，按照排序索引分別重新排列對應部分矢量數據的各維分量。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，設定碼書尺寸為多層次碼書具體為，根據基本碼書尺寸N設定低維部分訓練子矢量碼書尺寸N₁、中維部分訓練子矢量碼書尺寸N₂、高維部分訓練子矢量碼書尺寸N₃，其中，N₁、N₂、N₃為N的倍數，N₁＞N₂＞N₃。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進行矢量量化進一步包括：搜索每個訓練子矢量的最佳匹配碼字，并將訓練子矢量劃分到對應的胞腔中，記錄對應的碼字索引，直到所有的訓練子矢量都訓練完成，以各胞腔的質心代替原來胞腔對應的碼字，保存最后一次迭代產生的低維訓練子矢量碼書和碼字索引、中維訓練子矢量碼書和碼字索引、高維訓練子矢量碼書和碼字索引。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進行矢量量化進一步包括：獲取初始碼書和初始碼字索引，計算訓練矢量集中的各訓練子矢量的2范數，并將其按升序排序，記錄排序索引，按照該索引重新排序各訓練子矢量，對各訓練子矢量平均分組后取每組最后一個組成初始碼書，各訓練子矢量的分組號作為其對應的初始碼字索引。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，得到三部分尾部子矢量碼書和碼字索引具體為：將三部分訓練子矢量碼字索引作為對應部分的尾部子矢量編碼索引，按照編碼索引將所有尾部子矢量分配到各個胞腔中，以各胞腔的質心作為碼字，得到各部分尾部子矢量碼書。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，整理各部分碼書具體包括，將訓練子矢量碼書作為前1/4維分量，尾部子矢量碼書作為后3/4維分量，連接成對應部分的Hadamard變換域完整碼書；再對各部分Hadamard變換域完整碼書進行離散度反排序，Hadamard反變換得到各部分空域最終完整碼書，將訓練子矢量碼字索引作為空域最終碼字索引。

9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，搜索每個訓練子矢量的最佳匹配碼字進一步包括：按照當前訓練矢量X對應的碼字索引I(i)找到碼書W中第I(i)個碼字Y_op，計算X與Y_op之間的歐式距離作為當前最小失真按照Y_op為中心上下搜索，輸入當前判斷碼字Y_j；計算D₁＝(Norm_X-Norm_Y(j))²，其中Norm_X為X的2范數，Norm_Y(j)為當前判斷碼字Y_j的2范數，若D₁≥D_min，且Norm_X≥Norm_Y(j)，則排除碼字Y_k(k＝1,…,j)，若Norm_X≤Norm_Y(j)，則排除碼字Y_k(k＝j,…,N)；若不滿足D₁≥D_min，計算D₂＝(X₁-Y_j1)²+(V_X-V_Y(j))²，若不等式D₂≥D_min成立，則排除碼字Y_j，否則，計算X與Y_j的累積失真Dq(X,Yj)=Σk=1q(Xk-Yjk)2(q=2,...,m),]]>若不等式D_q(X,Y_j)≥D_min成立，則排除碼字Y_j，如直到q＝m，不等式D_q(X,Y_j)≥D_min均不成立，則當前碼字Y_j為訓練矢量X對應的最匹配碼字，其中，k表示第k維分量，m表示訓練矢量X的維數，N為碼書W的尺寸，V_X為當前訓練矢量X的方差，V_Y(j)為當前碼字Y_j的方差，X_k為X的第k維分量，X₁為X的第一維分量，Y_j1為Y_j的第一維分量。