一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统，其中包括发送端，接收端，以及用于发送端与接收端之间进行实时数据传输的传输模块。发送端包括对遥感影像进行实时读取和处理的图像读取模块，以及对处理后的瓦片进行实时编码和压缩的图像压缩模块；接收端包括对包进行实时解压的图像解压缩模块和对解压后的重建图像进行显示的图像显示模块；本发明专利技术在传统金字塔模型的基础上，提拱了一个实时压缩、实时传输、实时解压的系统，能够使压缩码流在信道中渐进式传输，客户端先看到影像的概貌，然后影像细节不断快速增加直至得到最清晰的影像，缩短用户的等待时间。

【技术实现步骤摘要】
一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统
本专利技术涉及图像数据传输领域，具体涉及一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统。
技术介绍
随着网络技术的发展，人们从网上获取地理信息的需求在日益增长。很多如百度、谷歌等网站都提供电子地图服务。地理数据服务软件GoogleEarth，以及我国在2010年发布的“天地图”网站，均说明地理信息行业正向着公众服务的方向迈进。为了实现遥感影像在Internet上的快速发布，现有方法通常是将影像重采样，并将金字塔各层切割成瓦片，建立影像金字塔存储模型。目前，对纹理瓦片压缩的方法较多，然而，这些都是基于对瓦片事先压缩好的方法，当用户需要金字塔某一层对应的某个区域时，服务器端将该区域覆盖的所有瓦片发送出去，接收端将这些瓦片数据全接收完毕后，才可以解压缩并显示。这种方法在多用户请求或网络状况不好时，容易使用户等待时间过长。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统，其可实时进行压缩、传输、解压，使压缩码流在信道中渐进式传输，降低用户的等待时间。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统，其包括：用于对图像进行实时压缩的发送端，发送端包括对遥感影像进行实时读取和处理的图像读取模块，以及对处理后的瓦片进行实时编码和压缩的图像压缩模块；用于对发送端发送的包进行实时解压的接收端，接收端包括对包进行实时解压的图像解压缩模块和对解压后的重建图像进行显示的图像显示模块；以及用于发送端与接收端之间进行实施数据传输的传输模块。具体方案为：发送端采用SPIHT算法作为遥感影像瓦片的编码方法。发送端对原始遥感影像，先构建金字塔，并对各层进行瓦片切割；对用户请求的每一个瓦片，进行如下操作：发送端预先分配一个缓冲区，然后对请求的瓦片进行SPIHT编码，每生成一位编码，则立即送入缓冲区，当缓冲区的码流达到一定长度，则加入包头并打包传送，同时，压缩继续进行。重构图像的分块大小为256×256。接收端接受的包，根据包头信息确定包内的码流长度，并分配对应大小的缓存，将码流写入缓存，写入完毕后立即解压并显示，然后释放对应缓存。发送端将瓦片图像经小波变换后，采用SPIHT逐个位平面进行编码，将每个位平面对应的码流生成一个包，每个包在传输过程中生成一个头文件，头文件记录了该包的序号和该包中码流的长度。传输模块采用以太网进行数据传输。传输模块每传输完一个包，接收端向发送端发出一个确认指令，发送端接收该指令后，再发送下一个包。本专利技术在传统金字塔模型的基础上，提拱了一个实时压缩、实时传输、实时解压的系统，能够使压缩码流在信道中渐进式传输，客户端先看到影像的概貌，然后影像细节不断快速增加直至得到最清晰的影像，缩短用户的等待时间。这种质量递增的流式数据传输模式，非常适合遥感数据的网络发布，在低带宽的网络环境下使用，效果尤为明显。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2、3为两个不同的数据源；图4、5为图2、3数据源在不同分块尺寸下重建图像质量的变化趋势图；图6、7为图2、3数据源在TCP/IP协议下不同分块尺寸算法的复杂度变化图；图8为SPIHT编码流程图；图9为第0个包的数据组织图；图10为第i个位平面对应的包头和包内容；图11为发送模块的编码、压缩流程示意图；图12为接收模块的解压流程示意图；图13为发送端进行压缩和传输的图像；图14-a为传输的第3阶段图像显示模块显示的图像；图14-b为传输的第4阶段图像显示模块显示的图像；图14-c为传输完毕后图像显示模块显示的图像。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的遥感影像实时压缩及渐进传输系统如图1所示，其包括：用于对图像进行实时压缩的发送端，发送端包括对遥感影像进行实时读取和处理的图像读取模块，以及对处理后的瓦片进行实时编码和压缩的图像压缩模块；用于对发送端发送的包进行实时解压的接收端，接收端包括对包进行实时解压的图像解压缩模块和对解压后的重建图像进行显示的图像显示模块；以及用于发送端与接收端之间进行实施数据传输的传输模块。本专利技术中对原始遥感影像，先构建金字塔，并对各层进行瓦片切割。对用户请求的每一个瓦片，进行下面操作：发送端预先分配一个缓冲区，然后对该瓦片进行SPIHT编码。每生成一位编码，则立即送入缓冲区。当缓冲区的码流达到一定长度，则加入包头并打包传送。同时，压缩继续进行。接收端收到该包后，根据包头信息确定包内的码流长度，并分配对应大小的缓存，将码流写入缓存，写入完毕后立即解压并显示，然后释放对应缓存。通过这种方式，后面传输的数据是前面已接收数据的增量，每次根据新解压的数据对已显示影像实时更新，实现了影像显示的快速平滑过渡。对于遥感影像，目前，最普遍的全球地形数据组织方法是金字塔模型。为了测试不同大小的瓦片对压缩/重构性能的影响，采用多幅遥感图像，分别在不同分块大小(64×64、128×128、256×256、512×512、1024×1024)，不同压缩倍率(1∶10，1∶80)下进行压缩和重构，以得到最佳分块大小。由于不同的遥感图像得出的结果类似，这里只给出两幅遥感图像的结果。图2、3为采用的两幅遥感图像，大小分别为1024×1024和2048×2048，对于图3，为了更好的看出分块对性能的影响，最大的块取2048×2048，即原始图像大小。图4、5给出了JPEG2000压缩方法下，对于不同分块大小的重建图像质量。由图4、5可以看出，重构图像的质量随着分块尺寸的增大而增大。且尺寸为256×256的分块是一个重要拐点。对于小于该尺寸的分块，随着块尺寸的减小，恢复图像信噪比急剧下降。而对大于该尺寸的块，虽然重建图像的PSNR值单调递增，但增加的幅度很小，且随着图像尺寸的增大，计算量会大大增加。因此，从重建质量上看，选用256×256的分块大小最为合理。图6、7给出了在TCP/IP协议下，不同压缩比(这里选取的是10∶1和80∶1)和不同分块大小的情况下图像传输的效率。图中，纵坐标为系统总耗时(ms)。总耗时越小，表明系统效率越高。其中，系统总耗时为图像分块时间，压缩时间和传输时间三项的总和。由图6、7可以看出，仿真曲线都经历了先降再升的过程，即对于不同图像大小的情况，系统的总时耗都有一个最小值。根据仿真结果，系统性能在分块大小为256×256时达到最佳。综合上面仿真结果，对于一般遥感图像，无论是从重建图像质量还是系统总的计算复杂度上讲，采取256×256均为最佳分块策略。渐进式图像传输(PIT)通常用在低带宽的网络环境下，该技术可将数据分为几个阶段传输。PIT技术应满足两个基本条件：一是在前期传输的近似图像应尽可能清晰，即重要信息先传输。二是在前几个阶段接收的数据应能够与后面传来的图像叠加，即后接收的数据是对已有数据的细化。由于SPIHT算法是一种嵌入式编码，它按照位平面自上而下的顺序编码，保证了重要的信息在前。此外，该种编码方式能够在任意位置进行解码，这为码流的分阶段传输和显示提供了极大的方便。故采用SPIHT算法作为遥感影像瓦片的编码方法。SPIHT算法通过三个链表，把所有像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统，其包括：用于对图像进行实时压缩的发送端，发送端包括对遥感影像进行实时读取和处理的图像读取模块，以及对处理后的瓦片进行实时编码和压缩的图像压缩模块；用于对发送端发送的包进行实时解压的接收端，接收端包括对包进行实时解压的图像解压缩模块和对解压后的重建图像进行显示的图像显示模块；以及用于发送端与接收端之间进行实时数据传输的传输模块。

【技术特征摘要】
1.一种遥感影像实时压缩及渐进传输系统，其包括：用于对图像进行实时压缩的发送端，发送端包括对遥感影像进行实时读取和处理的图像读取模块，以及对处理后的瓦片进行实时编码和压缩的图像压缩模块；用于对发送端发送的包进行实时解压的接收端，接收端包括对包进行实时解压的图像解压缩模块和对解压后的重建图像进行显示的图像显示模块；以及用于发送端与接收端之间进行实时数据传输的传输模块；发送端采用SPIHT算法作为遥感影像瓦片的编码方法；发送端对原始遥感影像，先构建金字塔，并对各层进行瓦片切割；对用户请求的每一个瓦片，进行如下操作：对于大小为A的原始图像，压缩比为Cr，在发送端预先开辟大小为A/Cr的总缓冲区；首先传输第0个包，即SPIHT头文件，为解压端提供压缩所必须的信息；然后对位平面进行SPIHT压缩，压缩过程中生成的二进制位不断写入总缓冲区；当压缩完一个位平面，则先将包头写入预先分配好的内存中，然后根据包头提供的码流长度，临时分配动态内存，将缓存中的压缩码流写入该内存中，等待信道进行传输；信道每传输完一个包，则将对应的内存释放，继续读...

【专利技术属性】
技术研发人员：石翠萍，靳展，刘文礼，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23