專利名稱：一種高光譜圖像壓縮方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法，具體涉及高光譜圖像壓縮方法。
背景技術：
高光譜圖像(波段數(shù)目為200左右的圖像)作為新型的遙感方式，能夠?qū)崿F(xiàn)地物目標空間信息和光譜信息的同步獲取，正是由于這個獨特的優(yōu)勢，高光譜圖像在越來越廣泛的領域內(nèi)得到了應用。但光譜信息的增加使得高光譜圖像具有數(shù)據(jù)量大的缺點，而這給數(shù)據(jù)的存儲和傳輸帶來了不利。因此，高光譜圖像壓縮勢在必行。在圖像壓縮領域，直接的有損壓縮方法比較多，但由于遙感圖像應用的特殊性，盡管直接的有損壓縮可以達到較高的壓縮比，其結果卻不能完全滿足遙感圖像的特殊應用要求，有時人們需要保護特定區(qū)域或特定目標的圖像信息免于損失或損失較少，這時直接的有損壓縮就很難保證。除此之外，添加了光譜維的高光譜數(shù)據(jù)作為一種三維圖像不同于普通的二維圖像，也不同于視頻圖像。如何在壓縮的過程當中考慮到光譜信息的保護，對于后續(xù)的應用有直接影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高光譜圖像壓縮方法，以解決現(xiàn)有技術的有損壓縮不能使特定區(qū)域或特定目標的圖像信息免于損失的問題。它的技術方案如下一種高光譜圖像壓縮方法，對待壓縮的圖像進行分級壓縮處理，對感興趣空間信息和感興趣光譜信息無損或者近無損的壓縮，對其它信息進行大于感興趣空間信息和感興趣光譜信息所選壓縮比的壓縮。由于本發(fā)明對感興趣空間信息和感興趣光譜信息無損或者近無損的壓縮，而對其它信息進行較大壓縮比的壓縮，因此解決了現(xiàn)有技術的有損壓縮不能使特定區(qū)域或特定目標的圖像信息免于損失的問題。


圖1為本發(fā)明的基于感興趣光譜信息的高光譜圖像壓縮方法原理框圖；圖加為對圖像中感興趣區(qū)域的選取示意圖，圖2b是圖加感興趣區(qū)域所對應小波系數(shù)的示意圖；圖3 為具體實施方式
三的預測原理示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的技術方案如下一種高光譜圖像壓縮方法，對待壓縮的圖像進行分級壓縮處理，對感興趣空間信息和感興趣光譜信息無損或者近無損的壓縮，對其它信息進行大于感興趣空間信息和感興趣光譜信息所選壓縮比的壓縮。
具體實施方式
二 本實施方式與實施方式一相比的特點在于對感興趣空間信息的壓縮過程中通過模板選擇空間區(qū)域，對該區(qū)域在壓縮過程中將給予優(yōu)先的編碼，從而保證該區(qū)域圖像的重建質(zhì)量。高光譜圖像不同于普通的圖像，它不僅僅為人的視覺服務，也為了某些特殊的應用。因此，目標信息的保護問題就顯得尤其重要。對于高光譜圖像應用而言，并不是整幅圖像包含的信息都同樣重要，其中往往只有部分區(qū)域的信息才重要，例如某些特定的目標需要著重保護，也就是所謂的感興趣區(qū)域 R0L·在高光譜圖像的壓縮過程中，可以人為選取或者自動選取某些目標，作為感興趣區(qū)域 ROI0如圖2(a)所示，選定框定的部分為感興趣區(qū)域。在確定完感興趣區(qū)域后，為該區(qū)域生成一個ROI掩膜(mask)。所謂ROI掩膜，實際上就是對最后重構區(qū)域有貢獻的所有小波系數(shù)的集合。對位于掩膜之內(nèi)圖像數(shù)據(jù)的小波系數(shù)，將其幅值乘以2s，使其按比例放大；而對于掩模外的系數(shù)(稱為背景系數(shù))，則不做處理。經(jīng)過該處理可以使感興趣區(qū)域得到很好的保護。在高光譜圖像的編解碼過程中，由于ROI區(qū)域的位平面高于背景區(qū)域，這些ROI系數(shù)將優(yōu)先被壓縮和傳輸，從而提高了感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量。
具體實施方式
三本實施方式與實施方式一相比的特點在于對感興趣譜帶光譜信息壓縮的步驟如下一、對高光譜圖像進行感興趣譜帶的選擇；同時確定參考譜帶和非參考譜帶；二、利用參考譜帶對選擇到的感興趣譜帶進行帶內(nèi)壓縮，產(chǎn)生圖像比特流；同時利用非參考譜帶對選擇到的感興趣譜帶進行帶內(nèi)重建；三、把步驟二中進行了帶內(nèi)重建的信息輸入到預測器中算出預測系數(shù)；四、利用步驟三得到的預測系數(shù)與非參考譜帶計算得到預測誤差；五、利用步驟四得到的預測誤差對非參考譜帶進行帶內(nèi)壓縮，得到非參考譜帶比特流；六、把步驟一選擇出的感興趣譜帶的位置信息、步驟二得到的圖像比特流、步驟三得到的預測系數(shù)和步驟五得到的非參考譜帶比特流打包形成壓縮后的感興趣譜帶光譜信肩、O高光譜圖像往往有上百個譜帶，而這些譜帶并不有著相同的重要性。許多物質(zhì)的反射或吸收特征往往表現(xiàn)在一些狹窄的光譜范圍內(nèi)，研究表明，許多地表物質(zhì)的吸收特征在吸收峰深度一半處的寬度為20 40nm。在某些特定的應用中起到重要作用的譜帶往往是上百個譜帶中的部分譜帶，這部分譜帶就被認為是感興趣的譜帶。因此如果在高光譜圖像的壓縮時考慮到這些特殊的譜帶，更多更好地保留這些譜帶的信息，將會對高光譜圖像的應用具有特殊而深遠的意義。然而，感興趣譜帶的選擇依賴于應用，應用的不同會導致選擇不同的參考譜帶。譜帶選擇一般主要基于可分性原則，主要使用距離測度方法，如Miattacharyya 距離(BH距離)方法、JefTreys-Matusita距離(JM距離)方法等，其中BH距離方法在譜帶選擇中獲得了廣泛應用。BH距離的定義如式1所示
權利要求
1.一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于對待壓縮的圖像進行分級壓縮處理，對感興趣空間信息和感興趣光譜信息無損或者近無損的壓縮，對其它信息進行大于感興趣空間信息和感興趣光譜信息所選壓縮比的壓縮。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于對感興趣空間信息的壓縮過程中通過模板選擇感興趣空間區(qū)域，對該區(qū)域在壓縮過程中將給予優(yōu)先的編碼。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于在確定完感興趣區(qū)域后，為該區(qū)域生成一個ROI掩膜；所述ROI掩膜，是對最后重構區(qū)域有貢獻的所有小波系數(shù)的集合；對位于掩膜之內(nèi)圖像數(shù)據(jù)的小波系數(shù)，將其幅值乘以2s，使其按比例放大。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于對感興趣譜帶光譜信息壓縮的步驟如下一、對高光譜圖像進行感興趣譜帶的選擇；同時確定參考譜帶和非參考譜帶；二、利用參考譜帶對選擇到的感興趣譜帶進行帶內(nèi)壓縮，產(chǎn)生圖像比特流；同時利用非參考譜帶對選擇到的感興趣譜帶進行帶內(nèi)重建；三、把步驟二中進行了帶內(nèi)重建的信息輸入到預測器中算出預測系數(shù)；四、利用步驟三得到的預測系數(shù)與非參考譜帶計算得到預測誤差；五、利用步驟四得到的預測誤差對非參考譜帶進行帶內(nèi)壓縮，得到非參考譜帶比特流；六、把步驟一選擇出的感興趣譜帶的位置信息、步驟二得到的圖像比特流、步驟三得到的預測系數(shù)和步驟五得到的非參考譜帶比特流打包形成壓縮后的感興趣譜帶光譜信息。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于譜帶選擇使用距離測度方法，如Bhattacharyya距離方法、Jeffreys-Matusita距離方法。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于Miattacharyya距離方法中BH距離的定義為
7.根據(jù)權利要求4所述的一種高光譜圖像壓縮方法，其特征在于參考譜帶的選擇是從高光譜圖像中均勻的選出，每隔若干個譜帶中選擇一個作為參考譜帶。
全文摘要
一種高光譜圖像壓縮方法，本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法，具體涉及高光譜圖像壓縮方法。它解決了現(xiàn)有技術的有損壓縮不能使特定區(qū)域或特定目標的圖像信息免于損失的問題。用于圖像壓縮。其特征在于對待壓縮的圖像進行分級壓縮處理，對感興趣空間信息和感興趣光譜信息無損或者近無損的壓縮，對其它信息進行大于感興趣空間信息和感興趣光譜信息所選壓縮比的壓縮。
文檔編號G01S17/89GK102156998SQ20111012260
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權日2011年5月12日
發(fā)明者王丹, 陳雨時, 龔小川 申請人:哈爾濱工業(yè)大學