[發明專利]一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法

有效

• 申請號: 201410566867.3
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104270642B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 陳浩;滑藝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04N19/61
• 分類號: H04N19/61;H04N19/129;H04N19/597
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一、將波段數為n_z，波段的行數、列數分別為n_x、n_y的3D高光譜圖像轉換成行數n_x×n_y、列數為n_z的2D矩陣I；

步驟二、將步驟一得到的矩陣I經過RKLT生成四個大小均為n_z×n_z的矩陣T、H、M、N以及一個行數為n_x×n_y，列數為n_z的變換系數的矩陣Y_RKLT_THMN，且Y_RKLT_THMN的元素全部是整數，其中T、H、M、N由RKLT中KLT生成的行數列數均為n_z的特征向量組成的矩陣COEFF經過矩陣分解而得；

步驟三、令Y_RKLT_THMN第n_pcs+1個列向量到第n_z個列向量為零，對其進行RKLT逆變換得到恢復的整數矩陣X_REC_NMHT，其大小與Y_RKLT_THMN相同；

步驟四、將X_REC_NMHT與原圖像矩陣I相減得到殘差，即dl＝I-X_REC_NMHT得到行數為n_x×n_y、列數為n_z的殘差dl，并將殘差進行正向映射和區間編碼，產生編碼碼流1；

其中，正向映射即將殘差矩陣中的元素e_i,j經過下式處理：

步驟五、選取Y_RKLT_THMN的前n_pcs個列向量，得到行數為n_x×n_y、列數為n_pcs的新矩陣Y_RKLT_THMN1，新矩陣經過預測、正向映射和區間編碼，產生編碼碼流2；

步驟六、將步驟二中的矩陣COEFF直接保存為16位精度的raw文件；

步驟七、將步驟四、步驟五得到的編碼碼流、步驟六得到的raw文件組織在一起作為最終的壓縮碼流傳送給解碼端；

步驟八、搜索尋找最佳的主成分選取個數n_pcs，使得壓縮比達到最大。

2.根據權利要求1所述的一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法，其特征在于步驟一所述的圖像轉換方式為：通過zig-zag掃描方式實現。

3.根據權利要求2所述的一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法，其特征在于步驟四所述的正向映射為：正向映射即將殘差矩陣中的元素e_i,j經過下式處理：

得到新的矩陣dl’，r_i,j是新的矩陣dl’中的元素。

4.根據權利要求3所述的一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法，其特征在于步驟五所述的預測的實現方式如下：

將2D矩陣Y_RKLT_THMN1轉化為3D矩陣Y_RKLT_THMN1_3D，即生成n_pcs個維數為n_x×n_y的2D矩陣，對于每個2D矩陣，首先對其中的元素c_i,j進行第一次預測并更新矩陣，預測方法如下：

其中，1<i≤n_x,1<j≤n_y；

之后，將預測后的3D矩陣轉化為2D矩陣，再對該2D矩陣做第二次預測：即只對該2D矩陣第一行做變換，預測后的新元素x'_1,j＝x_1,j-x_1,j-1，其中1<j≤n_y。

5.根據權利要求4所述的一種基于RKLT和主成分選取的高光譜圖像無損壓縮方法，其特征在于步驟八所述的搜索方法為：以n_pcs＝S為起點，向前由n_pcs＝S-1一直遍歷到n_pcs＝S-P，向后由n_pcs＝S+1遍歷到n_pcs＝S+Q，向前或向后每遍歷一個數就重復步驟三到步驟七，得到的壓縮比跟前一個比較，如果比前一個數得到的壓縮比大，則更新壓縮比，直到遍歷到最后，找到最大壓縮比，然后比較向前和向后分別得到的最大壓縮比，以得到最佳的主成分個數n_pcs。