多元向量量化的高光谱图像压缩编码方法技术

技术编号:9794913 阅读:227 留言:0更新日期:2014-03-21 21:17
本发明专利技术涉及的是一种高光谱图像压缩编码方法,具体地说是一种多元向量量化的高光谱图像压缩编码方法。多元向量量化的高光谱图像压缩编码方法,包括读入高光谱图像数据;构建压缩字典:根据2种多元向量量化模型和字典原子选择策略,利用多元回归计算每一像元压缩时所使用的字典原子及其系数压缩和编码。本发明专利技术重新构建向量量化模型,提出2种多元向量量化模型,省略的误差信息要比传统的向量量化方法中的误差信息量少,而且在新提出的多元向量量化模型中,选取出的字典原子的系数也没有限定,其值为根据光谱本身和字典构成计算得出,从而保证了重建图像的质量,减小压缩编码所造成的图像失真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种高光谱图像压缩编码方法,具体地说是一种。
技术介绍
高光谱图像压缩编码技术作为高光谱图像处理的重要研究方向,长期以来受到各国专家学者以及工程技术人员的广泛关注,并已经在农业,矿物勘探,军事国防等领域得到了广泛的应用。高光谱图像通过利用成像和光谱技术能够提供大量的地物细节信息。它能够反映地物在成百上千的电磁光谱波段上的特征。但是伴随着高光谱技术的不断发展,人们对高光谱图像的要求也逐渐增高,这就造成了空间、光谱分辨率,光谱波段数的不断扩大;从而使高光谱数据立方体的体积不断变大,因而在存储和传输高光谱图像数据会产生困难。为此,高光谱图像压缩编码是解决这一问题的唯一选择。目前主要的高光谱图像压缩方法主要可以分为三类:预测模型方法、向量量化方法和变换技术。在预测模型方法中,通过考虑光谱数据的空间相关性和谱间相关性,建立一个数学模型,通过一部分图像数据来预测并编码整幅图像数据。但是这种方法的性能在很大程度上取决于所选取的数学模型。在变换技术中,通常有两个步骤:首先,将图像数据变换到新的域,获得一系列的系数,然后在对系数进行编码。较为常用和典型的变换方法有离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)和K-L变换(KLT)。虽然KLT是效果最优秀的变换方法,但是其计算代价较高。而在向量量化方法中,会根据图像数据建立一个编码表和每一个像元所对应的标号,然后进行存储和传输。这种方法过程简单,通常能够获得一个较高的压缩比特率,但是随着技术的不断进步,用户对减小图像失真的要求越来越严格。而传统的向量量化方法中,由于直接将误差省略,使压缩会造成无法恢复的图像质量的退化,这就对后续的图像处理造成很大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够减小图像失真,防止图像质量过度退化的高光谱图像压缩编码方案——一种。,包括下列步骤:(1)读入高光谱图像数据本文档来自技高网
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【技术保护点】
多元向量量化的高光谱图像压缩编码方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)读入高光谱图像数据图像大小为m×n,每个像素有B个波段特征,xi,j为样本数据集合X中的样本,i,j为位置坐标,RB代表B维特征空间;(2)构建压缩字典:a.根据图像本身的特征,设定需要计算的类别数范围,类别数范围设定为类别数的1?3倍;b.遍历设定的类别数范围内的每一个类别数,利用FCM算法聚类,计算在不同类别数下的代价,代价函数为:JN=Σi=1NΣj=1Cuijm||xi-cj||2,其中,m为一个大于1的恒值参数,是像元光谱xi属于类别j的可能度量,是第i个d维的高光谱图像像元,cj是表示类别j的聚类中心的d维向量,在确定的聚类类别数N时,其整体代价为C=Nθ*JN,c.根据在不同类别数下的代价,选择代价最小的类别数作为最佳的聚类类别数,并提取在此类别时的类别中心向量,构成字典;同时记录字典中每个原子在监督数据中所对应的地物种类;(3)根据2种多元向量量化模型和字典原子选择策略,利用多元回归计算每一像元压缩时所使用的字典原子及其系数;其中第一种多元向量量化模型将像元光谱表示为2个字典原子以及误差信息的线性组合:Y=α1Xi1+α2Xi2+∈1,其中,Xi1和Xi2表示从步骤2中确定的字典中选取的2个字典原子,其对应的权值系数为α1和α2,同时向量∈1表示误差信息,在有损的压缩编码过程中被直接省略,第二种多元向量量化模型为Y=βXi1+(1?β)Xi2+∈2,限制条件为α1+α21=1;(4)压缩和编码:在计算完所有像元的原子编号和系数后,分别对压缩字典、每个像元使用的字典原子编号以及其系数进行压缩和编码,并将各部分压缩编码后的比特流串联,得 到最后的压缩数据。FDA0000441114630000011.jpg,FDA0000441114630000013.jpg,FDA0000441114630000014.jpg...

【技术特征摘要】
1.多元向量量化的高光谱图像压缩编码方法,其特征在于,包括下列步骤: (1)读入高光谱图像数据X=e Rb,图像大小为mXn,每个像素有B个波段特征,Xiij为样本数据集合X中的样本,i, j为位置坐标,Rb代表B维特征空间; (2)构建压缩字典: a.根据图像本身的特征,设定需要计算的类别数范围,类别数范围设定为类别数的1_3 倍; b.遍历设定的类别数范围内的每一个类别数,利用FCM算法聚类,计算在不同类别数下的代价,代价函数为: 2.根据权利要求1所述的多元向量量化的高光谱图...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵春晖李晓慧赵艮平田明华朱海峰
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学
类型:发明
国别省市:

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