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基于JPEG2000的高光谱图像压缩系统设计研究

作　者: 刘永征
导　师: 刘学斌
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 信号与信息处理
关键词: 光谱成像 高光谱图像 图像压缩 JPEG2000 ADV212 专用图像压缩芯片
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


高光谱图像具有更高的目标二维分辨率和光谱分辨率,是采用高光谱成像技术获得的数据信息。它不仅包含被测物的空间形态信息,还包含了反映其像元的物质成份的精细光谱特性,这种光谱信息可用于地物探测、环境监测、目标识别等多种领域。但是高光谱图像的每个像元都对应几十到几百个波段的灰度值,数据量极其庞大,因此必须对其进行压缩。新一代的静止图像压缩标准—JPEG2000由于采用了小波变换和基于优化截断的嵌入式块编码算法(EBCOT算法),具有良好的低比特率压缩性能、图像渐进传输、随机访问图像数据、ROI编码、强的抗误码性能等特点,非常适合以遥感为目的的高光谱图像压缩。而ADI公司的专用图像压缩芯片ADV212单片实现了JPEG2000压缩算法,具有接口灵活、设置方便、成本低廉等优点,加速了JPEG2000压缩编码的工程化应用。本文首先分析了高光谱图像压缩的研究现状,然后在介绍现有的各种压缩编码方法的基础上,深入讨论了JPEG2000图像压缩标准,简要分析了小波变换技术在图像压缩中的应用和JPEG2000压缩编码系统各个功能模块的实现过程,重点介绍了图像压缩芯片ADV212的用法,并设计了一种采用ADV212实现JPEG2000压缩编码高光谱图像的硬件方案。最后,初步研究了基于LASIS成像原理的高光谱图像的JPEG2000压缩方法,得出了将LASIS的直接图像抽取成LSMIS图像后压缩要好于直接压缩LASIS图像的结论。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-24
  1.1.概述  8-11
    1.1.1.光谱成像的概念  8-9
    1.1.2.光谱成像技术的分类  9-10
    1.1.3.光谱图像的压缩要求  10-11
  1.2.高光谱图像的数据特征  11-13
    1.2.1.空间相关性  11-12
    1.2.2.谱间相关性  12-13
  1.3.高光谱图像压缩现状分析  13-18
    1.3.1.基于变换的压缩方法  14-16
    1.3.2.基于预测的压缩方法  16-17
    1.3.3.基于矢量量化的压缩方法  17
    1.3.4.基于降维的压缩方法  17-18
  1.4.本文的安排及主要工作  18-20
  参考文献  20-24
第二章 图像压缩基础  24-35
  2.1.图像压缩的依据  24
  2.2.图像压缩编码技术  24-34
    2.2.1.预测编码  25-26
    2.2.2.变换编码  26-27
    2.2.3.矢量量化编码  27-29
    2.2.4.熵编码  29-34
  参考文献  34-35
第三章 JPEG2000图像压缩标准  35-52
  3.1.JPEG2000简介  35-41
    3.1.1.JPEG2000的特点  35-37
    3.1.2.JPEG2000的基本框架和实现  37
    3.1.3.JPEG2000中的核心算法  37-41
  3.2.小波变换  41-51
    3.2.1.小波变换简介  41-43
    3.2.2.连续小波变换  43-44
    3.2.3.离散小波变换  44-45
    3.2.4.二进小波变换  45
    3.2.5.Mallat算法  45-48
    3.2.6.小波变换在图像压缩中的应用  48-51
  参考文献  51-52
第四章 基于JPEG2000的图像压缩系统设计  52-89
  4.1.基于JPEG2000的图像压缩系统研究现状  52-72
    4.1.1.基于专用芯片的JPEG2000图像压缩系统  52-71
    4.1.2.基于DSP+CPLD/FPGA的JPEG2000图像压缩系统  71-72
  4.2.基于ADV212的JPEG2000图像压缩系统设计  72-78
  4.3.高光谱图像压缩的仿真试验结果  78-88
    4.3.1.LASIS图像的JPEG2000压缩  79-82
    4.3.2.LSMIS图像的JPEG2000压缩  82-86
    4.3.3.JPEG2000压缩高光谱图像的总结  86-88
  参考文献  88-89
总结与展望  89-91
发表或已录用论文  91-92
致谢  92

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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