适于航天应用的高速SPIHT图像压缩算法

SPIHT和无链表SPIHT(Not List SPIHT)是高效的图像压缩算法,但是抗误码性差、压缩速度慢等缺点限制了其在航天领域的应用。文章针对上述两个缺点对算法进行了改进,采用Le Gall5/3小波对遥感图像进行小波分解,将小波域系数分家族块进行索引、扫描和码率分配,按照比特平面或运算进行重要性预测,实现了N个位平面同时编码。改进算法与SPIHT相比易于硬件编程实现,仿真结果显示,解压后图像峰值信噪比(PSNR)提高了0.2～0.6db,压缩速度提高了4～6倍。用硬件实现时如果采用并行和流水线操作,速度还可以进一步提高。     

整数小波域张量Tucker分解的多光谱图像压缩

针对常用多光谱图像压缩算法-把图像作为矩阵向量量化后再进行相应压缩处理-导致图像的本征结构被破坏、信息损失以及压缩效率低等问题,提出一种基于非负张量(NTD)Tucker分解的多光谱图像压缩算法。首先将多光谱图像的每个谱段进行二维提升整数5/3小波变换,消除多光谱图像的空间冗余。然后将所有谱段的每级小波变换的4个小波子带看作为4个NTD。对每个非负小波子带张量采用改进局部HALS-NTD算法进行Tucker分解,消除光谱冗余和空间残余冗余。最后,将分解的核心张量和模式矩阵进行熵编码。实验结果表明,本文提出的压缩算法具有良好压缩性能,在压缩比32∶1～4∶1范围内,平均信噪比(SNR)高于40dB,与传统多光谱图像压缩算法比较,提高了1.779dB,有效提高了多光谱图像压缩算法的压缩性能。     

基于3维SPIHT编码的超光谱图像压缩

提出一种针对超光谱图像压缩的3维SPIHT编码算法.通过对超光谱图像进行3维小波变换,同时去除像素数据间的空间冗余和谱间冗余.针对变换后得到的小波系数,构造一种3维空间方向树结构,并用经3维扩展后的SPIHT算法(3D SPIHT算法)对小波系数进行量化编码.实验证明,基于3维小波变换的3维SPIHT编码算法在对超光谱图像压缩时,表现出了优良的率失真性能.并且算法复杂度适中,具有嵌入式特性.     

一种改进的分形图像压缩算法

为了缩短分形编码时间,通过对图像定义域块和值域块的统计特性分析,提出了改进的分形压缩算法。设计最优匹配定义域块自适应搜索方法,缩短搜索范围;用值域块均值代替灰度偏移量,减少计算量。实验证明,运用这种改进的分形图像压缩算法进行图像压缩,在保持较高的解压图像质量的情况下,大幅缩短图像压缩编码时间。     

一种基于航空遥感图像的压缩算法及其实现方案

针对航空遥感图像的特点,本文给出一种改进的JPEG图像压缩处理算法及实现方案,其压缩率从几倍到几十倍变化;在压缩率为32倍的情况下,恢复遥感图像质量较采用标准JPEG压缩算法有显著改善。该算法有容错功能,关键比特的错误通常仅会引起一个8~*8的图像块错误,且可通过图像间的相关性得到初步恢复。     

SPECK图像编码的改进算法

为了解决SPECK（Set Partitioning Embedded Block Coder集合分裂嵌入块）算法占用大量存储空间的问题，给出了一种无链表SPECK图像压缩算法LSK。LSK编码算法不需要链表，算法简单编码速度很快，适合硬件实现。改进方法用状态表来代替链表保存编码的码块和信息，状态表中每个小波系数由2个比特来表示。图像数据以z字形扫描后的一维数组形式储存，这种方法计算高效，算法简单。文中小波变换采用9／7提升分解算法，量化为均匀标量量化。实验结果表明，该算法与SPECK相近，比SPIHT效果好。     

改进SPIHT算法对医学图像的压缩

医学图像是医学诊断和疾病治疗的重要根据。为了实现图像的存储和远程医疗中快速传输图像的要求,必须对图像进行压缩。先分析CT医学图像经过小波变换后系数的统计特性,在基于小波变换的基础上,用SPIHT算法对CT医学图像进行压缩编码。提出了2种针对CT医学图像压缩编码改进的SPIHT算法。一是细化扫描产生的有效值,二是将小波变换后系数的低频近似部分按二进比特进行传输。用Matlab进行仿真,仿真结果表明改善了峰值信噪比。     

基于背景位平面向低位位移的ROI压缩算法研究

针对JPEG2000中一般位移法消耗大量的比特数编码形状信息和最大位移法不能控制感兴趣区域(ROI)与背景(BG)区域相对质量的问题,以及经典多级树集合分裂(SPIHT)压缩算法中忽略小波子带兄弟间相关性的缺点,提出了一种应用于ROI压缩编码的BG位平面向低位位移的移位方法,并对SPIHT压缩编码算法的零树结构进行了改进,在解码端即使BG部分未被反向平移,仍能有较好的结果。通过缩小BG幅值及改进零树结构的SPIHT压缩算法的仿真实验表明,该方法实用有效,适用于较大压缩比及低码率传输的情况。     

离散小波变换域非负张量分解的高光谱遥感图像压缩

该文提出一种基于非负张量分解的高光谱图像压缩算法.首先将高光谱图像的每个谱段进行2维离散5/3小波变换,消除高光谱图像的空间冗余.然后将所有谱段的每级小波变换的4个小波子带看作为4个张量.对每个小波子带张量采用改进HALS(Hierarchical Alternating Least Squares)算法进行非负分解,来消除光谱冗余和空间残余冗余,同时保护了光谱信息.最后,将分解的因子矩阵进行熵编码.实验结果表明,该文提出的压缩算法具有良好压缩性能,在压缩比32:1～4:1范围内,平均信噪比高于40 dB,与传统高光谱图像压缩算法比较,平均峰值信噪比提高了1.499 dB.有效地提高了高光谱图像压缩算法的压缩性能和保护了光谱信息.     

遥感、遥测、遥控

’1’尸7吕2003051638荃于5 PIHT算法的洲感图像高速实现方案/黄普明,曹圣群,(2]于伟,(2』鞠德航(西安电子科技大学),宇航学报一2003,24(3).一264一267,57基于小波变换的SPIHT图像压缩方案是目前公认性能较好的一种实用高性能图像压缩编码算法,但原始5 PIHT算法链表式编码限制了其在高速处理中的应用.该文提出了一种改进的SPIHT压缩编码算法.在确保恢复图像质量与原始算法基本上相当的基础上,改进算法可以采用并行流水结构实现,有利于高速处理中的应用,为该算法在遥感图像中的应用提供了理论依据和工程基础.图4参2(木)利用三层结构…     

SDRAM在大视场TDICCD空间相机中的应用

该文针对大视场空间相机中需要缓存的图像数据量大的问题,对高速大容量存储器SDRAM控制技术进行了研究。首先,说明了大视场空间相机中图像数据缓存的需要,根据CCD图像数据和图像缓存工作特点,提出了基于行使能和刷新操作驱动和基于仲裁策略的SDRAM控制器。然后,为了提高图像数据缓存可靠性,针对缓存小数据量场合,提出了(6,8)纠错算法,针对缓存大数据场合提出了RS(143,127)和RS(142,126)码纠错算法。最后,在XX-X空间多光谱相机样机的成像系统上进行了试验验证。实验结果表明:两种控制器工作频率能够达到131 MHz,正常工作时,行使能驱动控制器存取速度达到127.08 MBps,仲裁策略控制器存取速度达到139.788 MBps,两种纠错算法在507 B/row内可以纠正32 b错误。基本满足空间相机中的稳定可靠、高效率的缓存图像数据要求。     

适于空间图像闪存阵列的非与闪存控制器

提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码的闪存纠错算法。然后,对传统BCH编码器进行了改进,提出了一种8bit并行蝶形阵列处理机制。最后,使用地面检测设备对闪存控制器进行了试验验证。结果表明,闪存控制器能快速稳定、可靠地工作,在闪存单页2Kbt/page下可以纠正40bit错误,在相机正常工作行频为2.5kHz下拍摄图像时4级流水线闪存连续写入速度达到133Mbit/s,可以满足空间相机图像存储系统的应用。     

高分辨率全帧CCD高速驱动设计

目前采用高分辨率全帧CCD作为图像传感器的航空遥感相机输出帧频低、驱动设计灵活性低,应用受到限制.为提高全帧CCD相机应用水平,通过FTF5066M驱动电路结构和时序关系分析,采用分离器件设计了全帧CCD的稳压变换电路、偏置电压电路和水平垂直驱动电路.利用FPGA设计了四通道高速并行输出的时序脉冲产生电路,克服了传统单通道输出方法的速度限制.试验中,该驱动电路利用MVC3000F镜头成功采集到高速图像.实验表明,本驱动设计配置灵活,输出帧频从0.7fps提高到2.16fps,充分满足了航空遥感相机的高帧频要求.     

高速多通道CCD图像数据处理与传输系统设计

针对航天光学遥感成像系统输出通道多、输出速率高的特点,提出一种高速、多通道CCD图像数据并行处理与传输系统的设计方案.该方案以FPGA为数据处理和控制核心,采用基于FPGA区域并行处理的数据处理方法,运用FPGA内部块RAM构建高速多通道CCD图像的缓冲区,在存取控制上采取区域缓存和时分复用的策略完成对高速多通道CCD...     

基于结合小波和脊波的分层图像压缩算法

基于分层思想,结合小波变换和脊波变换各自的优势,提出了一种新型的分层图像编码算法。首先使用一种各向异性扩散平滑方法,原始图像I经过平滑,得到平滑图像R1,然后用原始图像I减去平滑图像R1得到纹理图像R2。对平滑图像R1采用多级树集合分裂算法(Set partitioning in hierarchical trees,SPIHT)编码;对纹理图像R2进行改进的正交有限脊波变换,然后采用相应改进的SPIHT算法编码。实验结果表明,本算法在同等码率的情况下优于SPIHT算法的压缩性能。对于纹理比较丰富的图像,效果尤为明显。     

基于人眼视觉特性的ROI渐进编码算法

一般基于感兴趣区域(ROI)的图像编码算法都没有充分考虑人眼视觉特性,在分析了JPEG2000中感兴趣区域编码的优缺点后,利用小波变换的特点并结合人眼视觉的掩蔽效应,提出了一种改进的ROI图像编码算法。首先将图像小波域中的所有低频系数进行移位处理,而对于小波域中的高频系数,仅对其属于ROI区域的系数进行移位处理,再利用等级树集合分割(SPIHT)算法进行编码传输。仿真实验证明了该算法比原有算法的图像主观质量更好。     

基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统

为了实现对视度和视差的客观检测,提高自动化检测程度,设计了一种基于CCD图像处理的视度和视差自动检测系统。对CCD视度和视差检测原理公式进行了推导,通过分析发现需要测量成像最清晰时CCD光敏面的位置。为此,构建了像面可调的CCD摄像系统和图像采集与处理系统,采用扫描求解图像像素灰度值梯度的方法,实现图像清晰度测量和边缘提取;同时利用视频图像清晰度峰值搜索法,通过控制电机带动CCD光敏面朝图像最大清晰位置运动,实现CCD摄像系统的自动对焦,并完成对成像最清晰时CCD光敏面位置的测量。最后通过对装备视度和视差实际检测,表明视度检测不确定度在0.15 D以内,视差不确定度在0.3分以内,与传统方法相比,检测结果客观准确,自动化程度得到了提高。     

激光雷达和CCD外部标定方法的改进及其应用研究

激光雷达和CCD各自都具有快速获取物体空间信息的能力,广泛应用在真实场景的三维建模中.本文结合激光雷达对空间三维数据采集的高速性以及CCD图像处理的快速和便利性,将激光雷达和CCD外部标定算法首次运用在物体三维建模中,提出了改进的外部标定算法,研究了基于外部标定算法的点云分割.并对分割后的点云进行三维重建和纹理映射,取得了较好效果.     

基于FPGA的5/3提升小波优化算法

为了实现线阵CCD空间相机图像的实时压缩处理,在提升算法的基础上,提出了一种适用于FPGA的二维提升小波变换结构与实现方案.该系统利用FPGA片内的存储资源,采用乒乓操作实现了行列变换之间的数据缓存传输,降低了功耗,提高了硬件利用率和运算速度.并且为了适应硬件实现速度,在进行小波边界处理时不需要额外的边界延拓过程,很大程度上降低了算法的复杂度;整个模块采用verilog HDL语言进行设计,并在QuestaSim下进行了仿真试验.实验结果表明,该系统工作稳定可靠,完全满足实时处理的要求,并适用于JPEG2000的多级二维5/3小波变换.     

基于视频图像的水位监测方法研究

为实现水位的实时精确监测,提出了一种基于视频图像的水位监测方法,该方法不识别水尺刻度与数字,而是利用水尺刻度对相机进行标定,用图像差分法提取水位变化区域,计算图像水位线坐标,根据相机标定结果算得实际水位高度。该方法算法简便、处理速度快、满足实时监测要求、受水尺刻度限制及污渍等外界环境的影响较小,可以较精确测得水位高度。研究选用两幅分辨率为 640×480的图像进行模拟实验,在图像未满足要求的情况下测得水位平均误差小于0.5cm,当系统满足设计要求时测量精度会进一步提高,该方法可以较好地实现水位的实时精确监测。