[發明專利]基于填充策略的含云遙感圖像壓縮方法

有效

• 申請號: 202011350894.9
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112465846B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王柯儼;王旭升;李云松;顧大衛;楊麗鋆;張建華;肖化超;韓宇;閻昆;柴昱洲;蒙紅英
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T5/30;G06T5/00;G06T7/187
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明公開了一種基于填充策略的含云遙感圖像壓縮方法，主要解決現有技術在填充后云區域邊緣仍存在較多高頻信息，編碼消耗較大的問題。其方案是：對輸入的含云圖像和云掩模圖像進行邊界擴展；計算含云圖像中感興趣區域的近似中位數；獲取標記云區域的灰度掩模和標記云區域邊緣的灰度圖像；計算各云區域邊緣內的像素均值并填充對應的云區域；對填充后的圖像進行邊緣均值濾波；用感興趣區域的近似中位數對濾波后圖像進行電平移位，得到預處理后圖像；對預處理后圖像進行編碼，得到壓縮碼流發至接收端；接收端對收到的碼流進行解碼，得到恢復后圖像。本發明能有效減少云區域編碼碼率，提高感興趣區域恢復質量，可用于各種含云圖像的傳輸。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更進一步涉及一種含無效云區域的遙感圖像高效壓縮方法，可用于各種含云遙感圖像的傳輸與處理。

背景技術

高分辨率遙感技術的快速發展，使星地圖像傳輸帶寬與遙感圖像數據量之間的矛盾不斷加劇，為了傳輸和處理獲取的圖像，需要快速且高效的數據壓縮算法。然而遙感圖像中普遍存在的云區域，占據了大量的存儲空間和傳輸帶寬，降低了感興趣區域數據ROI，即圖像中除云區域外的地物區域數據的帶寬利用率。因此，研究包含無效云區域數據的圖像壓縮算法具有重要意義。在諸多文獻中，已經提出了幾種針對含無效區域圖像的壓縮算法，主要分為兩類：

一類方法是對現有壓縮框架的內部進行修改，以實現對感興趣區域的優先編碼或跳過無效數據區域，其包括MaxShift方法、Scaling-based方法、形狀自適應小波變換SA-DWT方法和形狀自適應比特平面編碼SA-BPE方法。該MaxShift方法通過提升感興趣區域系數或抑制無效區域系數實現對感興趣區域的優先編碼；該Scaling-based方法通過對感興趣區域設置不同的優先級，實現感興趣區域的優先編碼；該形狀自適應小波變換SA-DWT方法在數據區域的邊界上應用鏡像效果進行改進；該形狀自適應比特平面編碼SA-BPE方法是通過在Tier-1編碼級的分數位平面編碼器中跳過系數來避免對屬于無效數據區域的系數進行編碼。

另一類方法是對圖像進行預處理，作為現有壓縮框架的前端，以盡可能降低無效區域的編碼消耗，其包括Phagecyte算法、ADR算法和LEC算法。該Phagecyte算法是利用指定區域窗口內像素的算術平均值填充無效區域，以適應局部圖像變化，其在商業GIS中已得到應用；該ADR算法采用感興趣區域的平均值填充無效區域；該LEC算法是通過局部邊緣上下文內的數據平均值填充無效區域，在降低無效區域編碼碼率的同時也減少了邊緣部分的高頻信息。

上述第一類方法雖然通過對現有壓縮框架內部的修改達到了壓縮無效數據區域的目的，但是這類方法僅適合處理感興趣區域為規則形狀的圖像，而對于含云遙感圖像，云區域的不規則性會導致在各個子帶映射過程中感興趣區域的像素塊被視為云像素塊，在抑制云區域系數的同時使感興趣區域系數也降低，影響壓縮性能。

相比前者，第二類方法在現有壓縮框架前對圖像進行預處理，易于實現、可移植性強，而且對感興趣區域的形狀不敏感。但目前的這些預處理方法仍存在缺陷，其中：

Phagecyte算法填充后的無效區域并不是單一的灰度值，無效區域的編碼消耗仍然很高；ADR算法所采用的填充值未考慮填充區域的邊緣信息，導致在小波變換后，邊緣部分會產生較多的高頻信息，這些高頻信息將產生較高的編碼消耗；

LEC算法只考慮了外邊緣信息，若云檢測算法未檢測到邊緣的云，則填充后云區域像素值更接近地物區域的像素值，與邊緣的云仍存在較大的像素差，導致邊緣處仍存在較高的編碼消耗。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于填充策略的含云遙感圖像壓縮方法，以通過完全剔除無效云區域數據，最大限度地減少云區域編碼消耗，提升感興趣區域的壓縮性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案，包括以下實現步驟：

1)對含云遙感圖像和云掩模圖像的邊界進行擴展：