卫星应用中基于视觉显著性的感兴趣区域图像编码算法

年发 布 了面 向空 间应 用 的专用 图像 编码 算法 ［（ＣＳ ７Ｃ ＤＳ算 法） ］ 。该 算法 编码 性 能较 佳 ，编码过 程较 为 简单 。
因此 ，在 目前航 天数 据传 输 系统 中得 到广泛 应 用 。国 内外许 多学 者针 对 Ｃ Ｓ Ｃ ＤＳ算法 进 行 了深入 研究 ， 但是 ，对 于 Ｃ ＤＳ算 法 中的 感兴趣 区域 压缩 算 法研 究较 少¨ ＣＳ 。
像编码 算法相比 ，本文算法结构简单，便 于实现 ；拥有优 秀的主观视觉质量 ，符合人眼的感知，在高压 缩比下能 够为用户提 供更多的信息。另外，本文算法可以作 为 Ｃ ＤＳ标准 中的感兴趣 区域编码算法。 ＣＳ
关键词 ：遥感 图像； 图像 压缩；感兴趣 区域 ；视 觉显著性
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文 献标 志码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６￣ｉ ｎ１０ －０ Ｘ．０ ０１．１ ｏ ：１ ． ９ ．ｓ．０ ３５ １ ２ １．２ ７ ９ ｓ ０
卫 星应 用 中基 于 视 觉 显 著 性 的
感 兴 趣 区域 图像 编 码 算 法
田 昕 ａ ，魏蛟龙 ｂ ， ｂ ，汪春鸣 ａ ，田金文
（华 中科技大学 ａ ．图像识 别与人工智能研究所 多谱信息处理技术 国家级重点实验室 ；
ｂ ．电 子 与信 息 工程 系 ，武 汉 ４ ０ ７ ３ ０ ４）
图 ｌ 小波变换后的编码块结构组成示意图
进 行 Ｒｉ 差 分 编码 。编码 时 ， 先需 要根 据 小波 系数 计 ｃ ｅ 首
。
算 截断阂 ，Ｃ 数大 值 位平面 进行 一个 值ｑＤ 系 于ｇ 的 将 差
大位 移法 （ ｘｈｆ ，它们均是 通 过按 照 比例缩 小 背景 系数（ Ｇ 而 实现 的 。在 此基础 上 ，Ｚ ｏ ｎ Ｍａ ｓｉ） Ｂ ） ｈ ｕＷａ ｇ等人 提
出了逐个 位平 面偏 移算 法 】 到 了灵活控 制 Ｒ 与 Ｂ 质量 的 目的 。２０ 年 ，Ｌｊ ｉ 人提 出 了一 种 。，达 ＯＩ Ｇ ０３ ｉｅ ｕ等 ｉＬ 部分 位平 面偏移 算法 ，实现 了对 Ｒ 系数 的进一 步细 分 。２ ０ ］ ＯＩ ０ ５年 ，梁燕 等 人结 合上 述算 法提 出了一种 通 用部 分位 平面偏 移算 法 。２ ０ ｊ ０ ６年 Ｌｂ ｏＺ ａｇ等 人通 过将 位平 面划 分为 交互 部分 和 补偿部 分 ，提 出 了一 ｉａ ｈｎ 种交 互补 偿位平 面 偏移算 法 。可 以看 出 ，基于 ＪＥ ０ ０的位平 面偏 移算 法是 目前 Ｒ 实现 的主 流 。但 Ｊ Ｐ Ｇ２０ ＯＩ
Ｅ ｍａ ： ｉ ｘｎ ｍａｌ ｕ ｔ ｄ ．ｌ － ｉ ｔ ｎ ｉ＠ｓ ｉ ｓ ｅ ｕ ｌ ｌ ａ ． ． ｅ。 ｈ
第３ ７卷第 １ ２期
田 昕 等 ：卫星应 用中基于视觉显著性的感兴趣 区域 图像 编码算法
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ＪＥ ００等 。在 ＪＥ ２ ０ Ｐ Ｇ２０ Ｐ Ｇ ０ ０中 ，提 出 了两 种标 准 的 Ｒ 算 法 ，一 种是 基于 偏移 的一 般算 法 ，另一 种是 最 ＯＩ
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０ 引 言
随 着我 国航 天事 业的 发展 ，卫星 遥 感 图像 数据 量急 剧增长 ，这 给遥 感 图像的 存储 及传输 均带 来 了极大
的挑 战 。为 了解 决高 保真 数据 编码 与有 限带 宽之 间的矛 盾 ，基于感 兴趣 区域 （ＯＩ 图像编 码技 术成 为可行 Ｒ ） 的 的解决 办 法 。近 年来 ，图像 编码 技 术 取 得 了很大 的发展 ，涌现 出了一 大批优 秀 的算法 ，如 ＪＥ Ｐ Ｇ、Ｅ Ｗ 、 Ｚ
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是 ，位平 面 的偏移 必 然导 致 编码位 平 面的 增加 ，从 而 带来 编码 效率 的降低 ；其次 ，Ｊ Ｅ ２ ０ 算法 在 带来 Ｐ Ｇ ００ 极佳 的编 码效率 同时 ，也 导 致 了庞 大 的计算 量 和很 高的 算法 复杂 度 ，难 以实 时实现 。Ｃ Ｓ Ｓ组 织在 ２ ０ ＣＤ ０７
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且算法简单 ，复杂度低 。算法中，对于采用三级小波变
为 了解决 卫星应 用 中高保 真遥 感 图像传 输 与有 限带
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摘要：为 了满足遥感 图像在卫 星应 用中有 限信道 下高保真传输的需求 ，本文提 出了一种 基于视 觉显著性 的感兴趣 区域图像 编码 算法 首先，基 于 Ｃ Ｓ Ｃ ＤＳ标 准的编码框 架可 以降低编码算法复杂度 ，便于 实时 实现，适合 于卫 星
应 用场合。其次 ，引入视 觉注意机 制，采用 一种基 于视 觉显著性的 自动提取算法提取感兴趣 区域。最后 ，通过使 用掩模 来确定 Ｒ Ｉ区域，可以对任意形状的 Ｒ Ｉ区域进行编码 。实验结果表 明，与 ＪＥ ２ ０ Ｏ Ｏ Ｐ Ｇ ０ ０中的感兴趣 区域 图
收稿 日期 ：２ １－７ １ ；收到 修 改稿 日期 ：２ １— ９ １ ００ ０—４ ０ ００— ７ 基金 项 目：“ 十一 五” 民用航 天项 目 “ 星上 遥感 图像 智能 信息处 理 与实时 实现 技术 研究 ”（ １２０ １０ ） 助 Ｃ ０ ６３ ４资 １ 作者 简介 ： 田昕（９２） １８一，男（ 汉族 ） ，湖北鄂 卅Ｉ Ａ。博 士研 究生 ，主 要研 究方 向为 图像／ 频 编码算 法研 究及 其 Ｖ Ｓ 实现 。 视 ＬＩ
ＴＩ Ｎ ｉ ｂ Ｗ ＥＩＪｉ ｏ ｌ ｎｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ａ Ｘ ｎ ， ａ －ｏ Ｃｈｕｎ— ｉ ＴＩ ｍ ｎｇａ ９ ＡＮ ｎ－ ｎ Ｊｉ ｗｅ
（ ．ｎ ｔｕｅ ｏ ａｔｒ ｅｏ ｎｔ ｎａｄ ｒｉｃ ｌｎｅ ｉ ｎｅｂ Ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ Ｅｅｔ ｎｃ ｎ ａＩｓｔｔ ｒ ｔ ｎＲ ｃ ｇ ｉｏ ｎ Ａ ｔ ｉ ｔｌｇ ｃ； ． ｈ ａｔ ｔｆ ｌ ｒ ｉ ａ ｄ ｉ ｆ Ｐ ｅ ｉ ｆ ａＩ ｌｅ Ｄｅ ｍｅ ｏ ｃｏ ｓ Ｉ ｏｍａｉｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈｕｚ ｏｇＵ ｉ ｒｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｗ ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ｎ ｒ ｔ ｇｎ ｅｉ ， ａｈ ｎ ｎｖ ｓｔｏ ｃ ｎ ｅ ｄＴ ｈ ｏｏ ， ｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉ ｆ ｏＥ ｎ ｅ ｙｆ ｅ ａ ｅ ｇ ａ）
编算 。验 明该 法 有 好 编 效 而 码 法 实 表 ， 算 具 较 的 码 果，
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换 后的 图像数 据 ，采用 树状 结构 构成 组成 如 图 １ 示 的 所
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第３ 卷第 ｌ ７ ２期
２１年 １ ００ ２月
光 电工 程
Ｏｐ ｏ Ｅｌｃ ｒ ｎｉ ｔ — ｅ ｔｏ Baidu NhomakorabeaＥｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｏ１ ， ｏ．２ ． Ｎ １ ３７
Ｄｅ ２ ０ ｅ， ０１
文章编 号 ：１ ０ — ０ Ｘ（０ ０ １— ０ ６ ０ ０ ３ ５ １ ２ １）２ ０ ９ — ７
ａ ｐｉａ ｏ） Ｓ ｃｎ ｌ， ｎ ａｔｍａｉ Ｒ Ｉｅｔ ｃｉ ｌｏｉ ｍ， ｉ ｓｂ ｓｄｏ ｈ ａ ｅｃ ｆ ｉ ａ ａ ｅｔ ｎ ｉ ｐ ｌ ｔ ｎ． ｅｏ ｄｙ ａ ｕｏ ｔ Ｏ ｘｒ ｔ ｎ ａ ｒｈ ｗｈｃ ｉ ａｅ ｎｔｅｓｌｎ ｙｏ ｓ ｌ ｔｎｉ ， ｓ ｃｉ ｃ ａ ｏ ｇ ｔ ｈ ｉ ｖ ｕ ｔ ｏ