一种新的鲁棒性、低复杂度超光谱图像压缩算法

关键词 ：图像 处理 ；无损 图像压缩 ；超 光谱 ；误码 扩散
中图 分类号 ；Ｔ １ ．１ Ｎ９ ９８
文献标 识码 ；Ａ
１
引言
超 光 谱 干 涉 仪 采 用 面 阵 Ｃ Ｄ 光敏 器 件 ，通 过 卫 星 推 扫 产 生 一 系列 干 涉 图像 。地 面 上 的 每个 像 素 Ｃ
在 谱 段 上 采 样 得 到 一 组 数 据 ，那 么 一 列像 素就 对 应 一 副 干 涉 图像 。反 之 ， 一 副干 涉 图像 能够 恢 复 地面
一
列 像 素 的信 息 。为 了有 效 传 输 和 存 储 这类 图像 ，应 当对 图像 进 行 压 缩 。 与 一般 的 图像 一 样 ，干 涉 图 图像 压 缩 码 流 从 卫 星 下 传 过 程 中可 能 出现 比特 错 误 ， 比特 错 误 会 使 图 像 的 重 建 出现 错 误 传 播 ，从
码 过 程 的 上 下 文 和 误 差 预测 的错 误 传 播 。同 时 由于 ＪＥ Ｌ Ｐ Ｇ—Ｓ没 有 进 行 任何 数 学 变换 ，解 码 数据 的错 误
直 接 造 成 重 建 样 点错 误 ， 因此 Ｊ பைடு நூலகம் Ｌ Ｐ Ｇ— Ｓ不 具 备抗 误 码 能 力 。
为 了提 高 Ｊ Ｅ Ｌ Ｐ Ｇ— Ｓ的 抗 误码 能 力 ，将 图像 沿着 水平 方 向划 分 为 条 带 ， 后 对 每 个 条 带 进 行独 立 编 然 码 ，一 旦 某 个 条 带 出现 码 流 比特 错 误 ，误差 传 播 只 限制 在 该 条 带 内。这种 条 带 ＪＥ Ｌ Ｐ Ｇ—Ｓ算法 的 问题 在 于 ：如 果 条 带 越 宽 ，编 码 效 率 越 高 ， 误码 扩 散 范 围越 大 ；反 之 ，如 果减 小 条 带 的 宽度 ，抗 误码 能 力提 高 ，但 编 码 效 率 又 会 下 降 。条 带 Ｊ Ｅ Ｌ Ｐ Ｇ— Ｓ之 所 以 会 导致 编 码 效 率 下 降 ，是 因为 Ｊ Ｅ — Ｓ使 用 了 自适 Ｐ ＧＬ
缩 算法 应 当尽 可 能减 少码流 比特错 误造 成 的错误 扩散 ，根据 这些 特 点，本 文提 出一种 易于 硬件 实现 、低复杂 度 、抗 误 码 强 的变长 游程编 码 算法 ，能够 满足 这类 图像 的压缩 要求 ， 同时将码 流 比特错 误 的扩 散 限制在 有 限几列 ，从而 大大减
效 率 。 综合 考 虑 ，这 类 图像 的 编 码 算法 应 当是 抗 错 误 传 播 能 力 和压 缩 效 率 的折 中 。
２
ＪＥ Ｌ Ｐ Ｇ— Ｓ和 Ｊ Ｇ２ ０ ＰＥ ０ ０的 特 点
ＪＥ Ｐ Ｇ—Ｌ Ｓ是 图像 无 损 或 者 近 无损 压 缩 的 国 际标 准 …， 用 基 于 自适 应 预 测 、 下 文 建 模 和 Ｇｏｏ 采 上 ｌｍｂ
应编 码 技 术 ，利 用 前 面 已经 编 码 的 对 应上 下文 出现 的频 率 调 整 编 码 输 出， 从 而 使得 输 出码 流 优 化 ，降
低 数 据 表 示 位 数 ，提 高 编 码 效 率 。 当划 分 为条 带 后 ，各 种 上 下 文 出现 的频 率 都会 下 降 ， 随着 这 种 先 验
数 据 减 少 ，编 码 效 率 的 下 降是 必然 的 ，而 且人 为划 分 的条 带 边 缘 也 导致 数 据 预测 出现 更 大 偏 差 ，降低 编码效率 。
ＶＯ１１１ ．
Ｎ ｏ５ ．
Ｏｃ ｏ ｒ ２ ６ ｔ ｂｅ ， ００
一
种 新 的鲁棒性 、低 复杂 度超 光谱 图像压 缩算法
邓 家先 ， 周 开利
（ 南 大 学 信 息科 学 技 术 学 院 ， 海 南 海 口 ５ ０ ２ ） 海 ７ ２ ８
摘 要 ：星 载超 光谱 遥感 图像编 码 系统要 求具 有一 定压缩 比、无 失真 、低 复杂 度 的特 点 。更 为重要 的是要 求 图像 压
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第 １ １卷 第 ５期
２ ０ 年 １ 月 ０６ ０
文 章 编 号 ： １ ０ ． ２ ９（ ０ ６ ０ ・ １ １ ６ ０ ７０ ４ ２ ０ ） ５０ ０ ・ ０
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ０Ｕ ＲＮＡ Ｌ Ｆ Ｃ Ｉ Ｏ ＲＣＵＩ Ｎ Ｄ ＴＳ Ａ ＳＹ Ｓ ＴＥＭ Ｓ
像 具 有 水平 和 垂 直 相 关 性 ，但 由于 自身 的特 点 ，水 平 和垂 直方 向 的相 关 程 度 不 同 。
而 降低 重 建 图像 的质 量 。 由于 干 涉 图像 一 列 的 光 谱包 含 了地 面 一 个 像 素 点 的 信 息 ，其 图像 压 缩 算 法 应
当 充 分 考虑 比特 错 误 对 图像 重 建 列 的影 响 ，即 比 特 错 误对 列 的重 建 影 响 尽 可 能 小 。 在此 情 况 下 ，可 以 进 行 列 的独 立 编 码 ，若 如 此 ，就 不 能 够 利 用 水 平 （ ）方 向 的冗 余 进 行 图像 编 码 ，从 而 降低 图像 压 缩 行
少 了地 面 像 素 信 息 的 损 失 。 实 验 结 果 表 明 ， 本 算 法 具 有 很 好 的 抗 误 码 性 能 ， 压 缩 效 率 比 Ｊ Ｅ Ｌ Ｐ Ｇ－ Ｓ和 Ｊ Ｅ ０ ０略 有 下 Ｐ Ｇ２ ０ 降 。因此本 算法 非常适 合星 载超 光谱 图像压缩 ， 可用 于其 它基于 无线 传输 的无损 图像 压缩 。 也
编 码 算 法 ，对 于 图 像 中 的 平 坦 区域 采 用 游 程 长度 编码 ［ ７ 上 下 文 模 型 和 自适 应 编 码 技 术 提 高 了系 统 １］ －。 编 码 效 率 ，在 不 会 出现 码 流 错 误 的 条件 下 ，使 用 该 编 码 技 术 是 十 分有 效 的 ；一 旦 出现 码 流 错 误 ，则 对 应 样 点 的 重 建 错 误会 导致 上 下文 模 型 出错 ，并 造 成 上 下 文 的 自适 应调 整 发 生错 误 ，这 样 就造 成 整 个 编