针对目前航天光学相机在轨定标方法存在更新周期长、时效性不强的问题, 提出一种将光学自准直原理应用到星上监测的实时在轨定标方法.在卫星载荷系统内部加装准直光源、呈影面阵CCD和棱镜等器件, 将相机焦距、光轴夹角等参数的变化转化为光斑影像的变化, 提取并处理光斑影像位置的变化量, 求解出线阵相机参数的变化量, 实现快速、高效的在轨监测.通过搭建实验平台验证了本文方法的可行性, 俯仰和横滚方向参数的监测精度小于1″, 测量误差优于0.1″.

分析了干涉多光谱图像数据的两个特性, 并提出一种基于自适应分类曲线拟合的压缩算法。首先采用均方差准则自适应地将干涉多光谱图像分为强、弱两类干涉区域, 并分别构造不同的拟合函数。对强干涉区域, 选择典型曲线, 并采用最小二乘原理对典型曲线进行拟合, 而其余曲线则根据典型曲线进行匹配预测; 对弱干涉区域, 则分别对所有干涉光强曲线独立进行拟合。最后将所有误差数据进行熵编码。实验结果表明, 与JPEG2000相比, 该算法能够减少无损压缩输出码率约0.2 bit/pixel, 明显提高有损压缩的重建图像质量, 降低光谱失真。

根据卫星干涉多光谱图像的成像特性,提出一种基于分类权值率失真优化截取和自适应编码深度控制的部分SPIHT光谱图像压缩算法.首先根据干涉区域类型和编码平面的重要性,对各棵零树各个编码过程赋予不同的重要性权值,然后采用部分SPIHT算法对每棵零树独立编码,编码时根据比特平面层中重要系数的统计概率自适应地进行3种编码模式的选择,同时依据重要性权值和深度控制因子自适应地控制每棵零树的编码深度,最后在编码深度内,根据不同干涉区域的零树对恢复光谱的失真贡献,采用分类权值率失真方法对码流进行优化截取,使码流分配与失真达成最优.实验结果表明,本算法比传统算法更好地保护了光谱信息.

Based on the property analysis of interferential multispectral images, a novel compression algorithm of partial set partitioning in hierarchical trees (SPIHT) with classified weighted rate-distortion optimization is presented. After wavelet decomposition, partial SPIHT is applied to each zero tree independently by adaptively selecting one of three coding modes according to the probability of the significant coefficients in each bitplane. Meanwhile the interferential multispectral image is partitioned into two kinds of regions in terms of luminous intensity, and the rate-distortion slopes of zero trees are then lifted with classified weights according to their distortion contribution to the constructed spectrum. Finally a global rate-distortion optimization truncation is performed. Compared with the conventional methods, the proposed algorithm not only improves the performance in spatial domain but also reduces the distortion in spectral domain.

提出了一种基于运动补偿的三维小波变换和基于码块预测的码率预分配的图像压缩算法.利用干涉多光谱图像成像推扫平移特性,在小波变换中使用运动补偿来减少帧间相关性,并对图像组中各个图像小波变换和量化后EBCOT编码码块的有效比特平面进行独立的熵估计.以图像估计熵总和指导整个图像组码率预分配,以解决平均分配码率对重建图像质量带来的影响.实验结果表明:该算法在8倍压缩时,图像序列的平均峰值信噪比比3D-SPIHT提高了0.85～1.25 dB,比单帧JPEG2000提高了1.91～4.25 dB,算法复杂度低,易于硬件实现.

基于空间调制型成像光谱仪的成像特点, 提出了一种适合于干涉多光谱图像的加权率失真优化多级树集合分裂(SPIHT)光谱压缩算法。该算法根据干涉多光谱图像在时域和频域的特点, 推导出时域中随着光程差的增大, 干涉图像对频域中光谱曲线的形状影响越大。因此, 在光程差方向上, 逐渐提升率失真函数的斜率, 增大对图像的保护程度, 不仅弥补了SPIHT算法在码率分配上的不足, 而且有效地保护了频域中的光谱信息。实验结果表明, 无论在时域还是频域, 该算法与现有算法相比, 性能有明显改进。