[發明專利]基于譜相關性自適應分組高光譜圖像分布式聯合壓縮方法

有效

• 申請號: 201710247646.3
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107133992B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 郎俊;安繼成;鄧立暖;葛峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

1.一種基于譜相關性自適應分組高光譜圖像分布式聯合壓縮方法，其特征在于包括以下步驟：

1)對高光譜圖像各波段進行相關性分析，根據各波段間譜相關性的強弱進行自適應分組；

2)對每組內波段的相關性強弱進行比較，通過最小二乘法選出各波段中與其他波段相干性最強的波段作為參考波段，組內其他波段為非參考波段；

3)通過參考波段與非參考波段做差分操作獲得更稀疏的殘差圖像，對參考波段圖像做哈夫曼無損編碼，對殘差圖像做分布式壓縮編碼；

4)利用哈夫曼解碼恢復出參考波段的圖像，參考波段的圖像作為分布式壓縮感知的先驗條件，進而對殘差圖像進行聯合重構，將重構的參考波段圖像和殘差圖像相加得到非參考波段圖像，將重構的參考波段圖像和非參考波段圖像相結合得到整個高光譜數據；

根據各波段間譜相關性的強弱進行自適應分組，包括以下步驟：

11)每個波段和它相鄰波段的相關系數r_k(m)：

其中，r_k(m)是第k波段的向量x_k中的第m元素：是第k個波段圖像中所有像素的平均值，S為像素個數；

12)如果r_k(m)＞R，R為預先設定的一個閾值，則將波段k和(k+1)分到同一個子集n中，否則將k分到子集(n+1)中；

13)計算每個子集中波段的個數；

如果子集中只有一個波段，對這個波段采用哈夫曼無損壓縮編碼，否則采用分組將子集中的波段分成若干組，設定每個分組的波段個數為L，那么：

如果子集中的波段的個數小于L，將整個子集作為一個組；

否則將L個相鄰的波段分到一個組中，當最后一個組的個數小于L時，將最后一個組的和倒數第二個組合并為一組。

2.按權利要求1所述的基于譜相關性自適應分組高光譜圖像分布式聯合壓縮方法，其特征在于：所述參考波段通過以下步驟確定：

Z＝[X₁,X₂,...X_i,...X_m]表示任一分組中所有波段組成的矩陣，其中X_i為每個波段列向量矩陣形式，m為該組波段的數量，L≤m＜2L，則該分組中的最佳參考波段λ可通過求解下列優化問題獲得：

式中，為該分組中的波段個數，R_z(i,j)表示該分組中波段間的相關系數，在最小二乘法準則下通過求解λ獲得的波段則為與該分組中其他波段具有最大相關性的波段，即選為最佳參考波段，i，j為像素的坐標。

3.按權利要求1所述的基于譜相關性自適應分組高光譜圖像分布式聯合壓縮方法，其特征在于，對非參考波段對應的殘差圖像進行分布式壓縮感知編碼，包括以下步驟：

確定最佳參考波段，假設X₁為參考波段，即每個信號公共的非稀疏部分，其他非參考波段與X₁做差分操作，求出對應的殘差圖，即：

式中，的每一個列向量表示高光譜圖像做差分操作后的殘差圖矩陣，即每個信號特有的稀疏部分，通過壓縮感知對殘差圖像進行觀測，得到編碼后的數據：

其中Φ為測量矩陣，Z為各殘差圖像所有測量值組成的矩陣,z_i表示殘差圖像對應的測量值列向量，m為該組波段的數量。