資源描述：
《基于roi編碼的干涉超光譜圖像近無損壓縮》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、基于ROI編碼的干涉超光譜圖像近無損壓縮第35卷第9期2006年9月光子ACTAPHoToNICASINICAVo1.35NO.9September2006基于ROI編碼的干涉超光譜圖像近無損壓縮*張帆李自田薛利軍(1中國科學院西安光學精密機械研究所,西安71068)(2中國科學院研究生院,北京100039)摘要針對干涉超光譜成像儀所成圖像的特點,提出了一種基于ROI(RegionofInterest,感興趣區(qū)域)編碼的干涉超光譜圖像序列壓縮方法.利用幀內(nèi)差值變換,結合矩形ROI編碼,在提高遙感圖像壓縮比的同時,使壓縮后的重建圖像質(zhì)
2、量達到近無損的技術要求.實驗結果表明,這種壓縮方法在干涉超光譜圖像壓縮中當相對光譜二次誤差為2.O4時,干涉圖像的壓縮比達到9.66:1.關鍵詞圖像壓縮;干涉超光譜圖像;ROI;成像光譜技術中圖分類號TN919.81文獻標識碼AO5l罱成像光譜技術是一項融光學,光譜學,電子技術,計算機技術及精密機械于一體的高新技術.由于利用這項技術能獲得被測目標的空間和光譜的豐富信息,因此其在航空航天遙感,軍事偵察,環(huán)境檢測,資源勘探等方面都具有廣闊的應用前景山.目前的成像光譜儀主要有三種類型:色散型,干涉型和計算層析型[3].其中,干涉成像光譜儀
3、也稱Fourier變換成像光譜儀口].干涉成像光譜儀與其它成像光譜儀一樣,在獲得目標空間信息的同時,還獲得目標的光譜信息.隨著光譜遙感影像在時間,空間和光譜分辨率上的顯著提高,造成了待處理數(shù)據(jù)數(shù)量的激增,這給數(shù)據(jù)的傳輸和存儲帶來了極大的困難,限制了成像光譜技術的進一步應用與發(fā)展.作為解決這一問題的有效途徑,數(shù)據(jù)壓縮技術的應用具有重要的意義和實用價值.=].本文針對干涉超光譜成像儀產(chǎn)生的干涉圖像,提出了一種基于ROI編碼的干涉光譜圖像壓縮方法.1干涉光譜成像儀的成像原理干涉成像光譜儀獲得的圖像包含了兩維的空間信息和一維的光譜信息,與傳
4、統(tǒng)的色散型成像光譜儀不同,干涉成像光譜儀首先將入射的一束光送入干涉儀,將之分解為具有一定光程差的光線并進行干涉疊加,由于在一行上各點的光程差不同,從而在成像平面形成具有豎條狀干涉條紋的干涉超光譜圖像,光譜信息就存在于干涉條紋之中.干涉成像光譜儀通過推掃方式產(chǎn)生另一維空間信息.干涉圖像作為中間數(shù)據(jù),需要通過傅里葉變換數(shù)值計算得到復原光譜圖,如圖1.這一關系可表述FouriertransformlnterferogramSpectrumInterferogram=onepixeloftheimage圖1干涉圖到光譜圖變換Fig.1Sch
5、emeofconvertinginterferogramtOspectrum成如下形式L略去常量2干涉超光譜圖像的特性B(v)=』I(z)cos(2vz)dx(1)0式中,為波數(shù),z為光程數(shù),L為最大光程差.Tel:010—62973322Email:zhangfan@opt.ae.en收稿日期:2005—05—27本文的研究對象是西安光機所研制的空間分辨率為100ITI,光譜分辨率在波長450～950nm間平均為5nm的空間調(diào)制干涉超光譜成像儀產(chǎn)生的512×256×12Bit干涉超光譜圖像.干涉圖像作為中問結果,必須要經(jīng)過傅里葉變
6、9期張帆等.基于ROI編碼的干涉超光譜圖像近無損壓縮換以后才能得到用戶可以直接使用的超光譜圖像序列.在空間遙感的應用場合,光譜復原工作通常是在地面完成.因此,數(shù)據(jù)壓縮面對的對象是干涉像.干涉圖像不同于普通的圖像數(shù)據(jù).干涉圖像在壓縮后,如果丟失信息過多,或是丟失了部分重要信息,則無法復原出真實的光譜.而與一般的靜態(tài)圖像相比,由于光譜圖像應用領域的特殊性,對圖像數(shù)據(jù)的壓縮不能僅僅滿足于視覺上的清晰,還要求圖像信息得到最大程度的保真,這就產(chǎn)生了壓縮效率和信息保真的矛盾.如何在盡可能保存圖像信息的前提下,提高圖像的壓縮效率,正是本文討論的重
7、點.由信息論可知,數(shù)字圖像可被壓縮的原因是像素間有相關性,含有信息冗余].對于一幀干涉圖像,行方向是地元的干涉條紋,由干涉的性質(zhì)可知,干涉條紋是關于零光程差對稱分布的明暗相間的條紋,也就是說,關于零光程差對稱的象素,相關性極強.另外,隨著與零光程差的偏離,干涉條紋的明暗變化越來越弱,相鄰象素的相關性也越來越強.圖2為干涉圖像中一行干涉條紋的光強度分布.圖2干涉條紋的相關性Fig.2Therelativityofinterferogram干涉圖像的列方向表示的是一個光譜頻率上的空間信息,由于相鄰地元的相似性,列方向具有空間相關性.因此
8、可以通過去除相關性達到數(shù)據(jù)壓縮的目的.另外,對于一幀干涉圖像來說,圖像中每個點對光譜復原的貢獻并不是同樣大的.在零光程差附近的采樣點,因為其攜帶的信息豐富,幅值較大,并且要用來做相位修正,因此貢獻較大;而光程差較大的部分屬于高頻信息,
