快速無(wú)損高光譜圖像壓縮算法的研究.pdf

1、近年來，隨著高光譜圖像數(shù)據(jù)量日益增大，有限的信道容量與大量數(shù)據(jù)之間的矛盾尖銳地凸顯出來。其有效解決方法之一就是通過壓縮減少數(shù)據(jù)量，加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取Ｒ驗(yàn)榈孛嫠邮諗?shù)據(jù)的信息不得有任何丟失，所以必須是無(wú)損數(shù)據(jù)，而且圖像數(shù)據(jù)需要在機(jī)載或星載平臺(tái)上被重新編碼并存儲(chǔ)起來，這就對(duì)壓縮速度提出了極高的要求。另外，數(shù)據(jù)壓縮還可以起到加密、保護(hù)數(shù)據(jù)的作用。因此，對(duì)高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮不僅是有效的，而且是必要的。本文提出了一種快速無(wú)損高光譜圖像壓縮算

2、法。
　　對(duì)于高光譜圖像快速壓縮算法，需要找到一種合適的變換，在計(jì)算復(fù)雜度低的前提下性能盡可能好。重疊雙正交變換采用重疊變換的思想基本去除了塊效應(yīng)，并成為在無(wú)法獲得數(shù)值相關(guān)性條件下能量集中度最優(yōu)的變換，而且其改編為快速算法是可行的。因此，本算法選取了LBT作為整個(gè)壓縮算法的核心。
　　本文提出的基于3D-LBT的變換方案，其全部計(jì)算可以僅用移位和加法完成，且運(yùn)算復(fù)雜度極低。雖然小波變換同樣沒有塊效應(yīng)，但其運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LBT

3、；雖然LBT的理論平均運(yùn)算量略高于DCT，但是它具有DCT所不具備的高壓縮比以及無(wú)塊效應(yīng)的兩大優(yōu)勢(shì)。LBT在實(shí)現(xiàn)時(shí)又可以在理論LBT的算法結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步簡(jiǎn)化，從而進(jìn)一步彌補(bǔ)其與DCT之間的運(yùn)算速度的劣勢(shì)。
　　針對(duì)變換所得系數(shù)，本文分別提出了3D系數(shù)預(yù)測(cè)方案，3D預(yù)測(cè)系數(shù)掃描方案，并將這兩部分與熵編碼組合構(gòu)成了編碼器，對(duì)3D變換系數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮處理。3D預(yù)測(cè)方案通過判斷變換系數(shù)的能量分布規(guī)律決定最佳預(yù)測(cè)模式，從而最大程度上地減小

4、待編碼數(shù)據(jù)量；3D預(yù)測(cè)系數(shù)掃描方案將預(yù)測(cè)系數(shù)按數(shù)值大小的分組，并提出了三維zig-zag掃描方式，使得掃描后系數(shù)以較小熵值的方式排列；由于區(qū)間編碼在運(yùn)算速度和壓縮性能兩方面均優(yōu)于可變字長(zhǎng)編碼和算術(shù)編碼，所以選擇其作為熵編碼模塊的算法。
　　接下來詳細(xì)分析了高光譜圖像的光譜維和空間維的相關(guān)性，并充分利用了圖像的相關(guān)性對(duì)3D系數(shù)預(yù)測(cè)方案和3D預(yù)測(cè)系數(shù)掃描方案作了改進(jìn)，改進(jìn)后算法的壓縮性能略有增強(qiáng)而相應(yīng)模塊的運(yùn)算復(fù)雜度大幅下降。最后進(jìn)行