專利名稱：干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法。
背景技術(shù)：
干涉型光譜成像技術(shù)，包括空間調(diào)制型、時(shí)間調(diào)制型及空間與時(shí)間共同調(diào)制型等，90年代在國際上興起。干涉型光譜成像屬遙感觀測技術(shù)，由于衛(wèi)星上資源有限，不能進(jìn)行星上處理，須傳輸?shù)降孛嫔线M(jìn)行處理。同時(shí)，干涉成像光譜儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大，不做壓縮直接傳輸，下傳通道的帶寬也無法滿足要求。干涉型超光譜成像儀產(chǎn)生的是干涉圖數(shù)據(jù)，不同于普通圖像數(shù)據(jù)，干涉圖數(shù)據(jù)作為中間結(jié)果，須經(jīng)過地面軟件復(fù)原后才能得到用戶可直接使用的超光譜圖像序列。干涉圖在壓縮后，會有一定的失真，如果丟失信息過多，或是丟失了部分重要信息，則無法復(fù)原出真實(shí)的光譜。而采用普通圖像壓縮方法對干涉圖進(jìn)行壓縮會造成較大的失真。
星載干涉型超光譜成像儀的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)目前只見有法國人提出的基于自回歸AR模型的方法，屬于有損壓縮。其首先建立干涉圖的參量模型，解算出一組表征干涉圖的參量。模型化只是表示干涉圖的一種方法，用這種方法比用未經(jīng)處理的樣本直接表示的方法要簡潔得多，但同時(shí)失真隨同壓縮也相應(yīng)產(chǎn)生，即在對參量、殘差的量化和編碼的過程中出現(xiàn)。采用AR模型對干涉圖進(jìn)行壓縮，達(dá)到失真度1的要求，其缺點(diǎn)是運(yùn)算過程復(fù)雜，運(yùn)算速度慢，尤其作為星上產(chǎn)品，用硬件實(shí)現(xiàn)的難度很大，可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了背景技術(shù)中壓縮干涉圖失真較大，無法復(fù)原出真實(shí)光譜的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法，其特殊之處在于該方法包括1).通過超光譜成像儀產(chǎn)生干涉圖，將干涉圖的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)壓縮模塊；2).對干涉圖進(jìn)行分割，分割為零光程差附近信息量較大的干涉圖信和光程差大的干涉圖信號；3).將零光程差附近信息量較大的干涉圖信號分離出來，保持不動，直接下傳；將光程差大的干涉圖信號，送至壓縮模塊；4).對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮，然后下傳；5).干涉圖重構(gòu)對壓縮后下傳的干涉圖信號進(jìn)行解壓縮，將其與直接下傳的干涉圖信號重新合并，重構(gòu)成完整的干涉圖；6).光譜復(fù)原將重構(gòu)后的干涉圖送入地面信息處理系統(tǒng)，完成光譜復(fù)原。
上述對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮，可采用均勻量化法及DPCM法進(jìn)行壓縮；亦可采用普通圖像壓縮法進(jìn)行壓縮。
上述普通圖像壓縮法以采用均勻量化法為佳。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的壓縮方法根據(jù)干涉圖的特點(diǎn)提出，原理明確，運(yùn)算過程簡單；2.運(yùn)算速度快；3.硬件實(shí)現(xiàn)的難度很小；4.壓縮解壓縮后的失真度小，效果佳；5.大量采用現(xiàn)有技術(shù)集成，星上工作的可靠性大大提高。


附圖為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見附圖。本發(fā)明是針對干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)的一種壓縮方法，其失真度指標(biāo)以及峰值信噪比的指標(biāo)均能滿足指標(biāo)要求。流程如下1.通過超光譜成像儀產(chǎn)生干涉圖由儀器產(chǎn)生干涉圖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)壓縮模塊；
2.對干涉圖進(jìn)行分割根據(jù)干涉圖的性質(zhì)，將零光程差附近信息量較大的干涉圖信號分離出來，保持不動，直接下傳；剩下光程差大的干涉圖信號，送至壓縮模塊；3.對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮可采用均勻量化法及DPCM法進(jìn)行壓縮，亦可以采用對普通圖像壓縮的方法進(jìn)行壓縮，如均勻量化法3，然后下傳；4.干涉圖重構(gòu)對壓縮后下傳的干涉圖信號進(jìn)行解壓縮，將其與直接下傳的干涉圖信號重新合并，重構(gòu)成完整的干涉圖；5.光譜復(fù)原將重構(gòu)后的干涉圖送入地面信息處理系統(tǒng)，完成光譜復(fù)原。
失真度要對所采用的方法給出質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，需要合理地估計(jì)光譜的最大允許誤差。下面是一個(gè)質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，亦稱為光譜相對均方誤差RQE(Relativespectral Quadratic Error)RQE=∫00.5|S^(f~)-S(f~)|2df~∫00.5S(f~)df~]]>式中 為原始光譜； 為經(jīng)壓縮后重建的光譜；f~=1λfe]]>為規(guī)一化頻率(0<f~<0.5);]]>λ為波長(單位μm)；fe為采樣頻率。
經(jīng)過分析，干涉圖中的噪聲主要是光子噪聲，在可見光和近紅外范圍，其RQE相應(yīng)的置信區(qū)間為2％～4％。因此，光子噪聲的方差可以作為進(jìn)行壓縮時(shí)允許失真的參照。
峰值信噪比的定義PSNRPSNR=10log(N1×N2)×(A-1)2Σi=1n(xi-yi)2]]>式中N1、N2分別為探測器的行數(shù)及列數(shù)，A為峰值，即如果采用12bit量化，峰值為4095；X為原始圖像；Y為壓縮解壓縮后的圖像。
超光譜成像儀采集到的干涉圖，是用12bit量化的，若用8bit或10bit量化，也可以達(dá)到一定的壓縮比。在零光程差附近的采樣點(diǎn)攜帶的信息豐富，幅值較大，并且要用來做相位修正，而光程差較大的部分屬于高頻信息，在經(jīng)過一次差分濾波后，其幅值很小。因此，對幅值取整后，相當(dāng)于采用了均勻量化器，可以用3bit進(jìn)行量化，再用1bit記錄其符號，這樣就可進(jìn)行大幅度的壓縮，達(dá)到壓縮的目的。
權(quán)利要求
1.一種干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于該方法包括1).通過超光譜成像儀產(chǎn)生干涉圖，將干涉圖的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)壓縮模塊；2).對干涉圖進(jìn)行分割，分割為零光程差附近信息量較大的干涉圖信和光程差大的干涉圖信號；3).將零光程差附近信息量較大的干涉圖信號分離出來，保持不動，直接下傳；將光程差大的干涉圖信號，送至壓縮模塊；4).對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮，然后下傳；5).干涉圖重構(gòu)對壓縮后下傳的干涉圖信號進(jìn)行解壓縮，將其與直接下傳的干涉圖信號重新合并，重構(gòu)成完整的干涉圖；6).光譜復(fù)原將重構(gòu)后的干涉圖送入地面信息處理系統(tǒng)，完成光譜復(fù)原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于所述的對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮，采用均勻量化法及DPCM法進(jìn)行壓縮；或采用普通圖像壓縮法進(jìn)行壓縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于所述的普通圖像壓縮法為均勻量化法。
全文摘要
一種干涉型超光譜成像儀數(shù)據(jù)壓縮方法，其通過超光譜成像儀產(chǎn)生干涉圖，將干涉圖的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)壓縮模塊；對干涉圖進(jìn)行分割，將零光程差附近信息量較大的干涉圖信號分離出來，直接下傳；將光程差大的干涉圖信號，送至壓縮模塊；對光程差較大的干涉圖信號進(jìn)行壓縮，然后下傳；對壓縮后下傳的干涉圖信號進(jìn)行解壓縮，將其與直接下傳的干涉圖信號重新合并，重構(gòu)成完整的干涉圖；最后進(jìn)行光譜復(fù)原。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中壓縮干涉圖失真較大，無法復(fù)原出真實(shí)光譜的技術(shù)問題。本發(fā)明運(yùn)算速度快；壓縮解壓縮后的失真度小，效果佳；工作的可靠性大大提高。
文檔編號H04B1/66GK1598506SQ0313451
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者相里斌, 黃旻 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所