基于小波变换的遥感影像准无损压缩方法及效率研究

论文摘要

随着数字地球计划的实施和遥感信息技术的发展,大容量、细节丰富、纹理多的遥感影像对存取和传输速率提出了极高的要求。由于遥感影像对地物分析和识别有非常重要的作用,大部分情况下人们希望在不损失信息的情况下对遥感影像进行有效、高效的压缩,也使得遥感影像压缩技术与一般的图像压缩技术有所不同。因此,采用新的、有效的数学分析方法来代替传统的分析方法已成为遥感影像压缩处理取得突破性发展的关键性所在。据此,本文提出了基于小波变换的遥感影像准无损压缩设计方案,得到了较好的实验效果。本文首先回顾了图像压缩编码技术及其理论基础,着重介绍了图像质量的评价标准以及评价图像压缩编码的技术指标;接着洋细分析了小波变换理论的发展历史和基本概念,讨论了几种基于小波的图像编码算法,并对小波变换在图像压缩编码上的应用情况进行了必要的分析和评价,从而为遥感影像压缩方案提供映射变换和熵编码方法选择上的理论依据:然后分析了遥感影像的构成及其相关性,以及经过小波变换分解后的系数规律,得出仅利用映射变换和熵编码不能从根本上解决遥感影像压缩的效率,从而为遥感影像压缩方案量化过程的选择提供理论依据;最后本文提出针对遥感影像的准无损压缩设计方案——基于提升方法的整数小波变换作为映射变换模块、基于纹理的分频量化作为量化模块、基于优化截断的嵌入式块编码作为熵编码模块,详细阐述了本方案各个步骤的实现过程,并通过MATLAB仿真实验,将实验结果与JPEG2000无损压缩方法得出的结果进行对比。实验证明,采用本文提出的遥感影像准无损压缩方案在不影响遥感影像质量的前提下,提高了遥感影像压缩的性能和效率,能够满足遥感影像压缩的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状及进展
• 1.3 研究目标
• 第二章 图像压缩编码技术及其理论基础
• 2.1 图像压缩编码的可能性
• 2.2 图像压缩编码技术分类
• 2.3 图像压缩原理
• 2.4 图像压缩效率评价
• 2.4.1 图像质量的评价标准
• 2.4.2 图像压缩编码的技术指标
• 第三章 小波变换理论与图像压缩
• 3.1 引言
• 3.2 小波分析理论基础
• 3.2.1 小波变换的定义
• 3.2.2 多分辨率分析与Mallat算法
• 3.3 小波分析在图像编码中的应用
• 3.3.1 图像的二维小波变换
• 3.3.2 基于小波的图像编码算法
• 第四章 遥感影像特征分析
• 4.1 遥感影像成像机理
• 4.2 遥感影像特性分析
• 4.2.1 遥感影像构成分析
• 4.2.2 遥感影像相关性分析
• 4.2.2.1 空间相关性分析
• 4.2.2.2 谱间相关性分析
• 4.2.3 遥感影像小波变换分析
• 第五章 遥感影像准无损压缩方案设计
• 5.1 基于提升方法的整数小波变换方法
• 5.1.1 提升算法的基本原理
• 5.1.2 整数小波变换的实现
• 5.1.2.1 提升算法步骤
• 5.1.2.2 提升算法的分解与重构
• 5.1.2.3 小波基的选取
• 5.2 基于纹理的分频量化方法
• 5.2.1 基于纹理的分频量化
• 5.2.2 阈值选取
• 5.2.3 量化步长选取
• 5.3 基于优化截断的嵌入式块编码方法
• 5.3.1 第一级编码——嵌入式块编码
• 5.3.1.1 划分码块
• 5.3.1.2 位平面编码
• 5.3.1.3 自适应二进制算术编码
• 5.3.2 第二级编码——优化截取
• 5.3.2.1 率失真优化理论
• 5.3.2.2 率失真门限的估算
• 5.4 仿真结果及分析
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢