基于快速方向预测的高分辨率遥感影像压缩

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1、文章编号１００４－９２４Ｘ（２０１３）０８－２０９５－０８基于快速方向预测的高分辨率遥感影像压缩张立保１，２＊，丘兵昌１（１．北京师范大学信息科学与技术学院，北京１００８７５；２．北京师范大学遥感科学国家重点实验室，北京１００８７５）摘要：针对传统的自适应方向提升小波变换（ＡＤＬ－ＤＷＴ）算法在高分辨率遥感影像压缩中计算复杂度过高的问题，提出一种新的基于方向预测的提升小波变换（ＤＰ－ＬＷＴ）算法，实现了高分辨率遥感影像的快速、高效压缩。新算法首先将高分辨率遥感影像分为若干不重叠子块，然后采用梯度算子快速预测遥感影像中每个图像块的最佳提升方向，并沿着最佳预

2、测方向插值完成方向提升小波变换，最后进行多级树集合分裂（ＳＰＩＨＴ）编码。实验结果表明，新算法有效削弱了遥感影像各子带中非水平与非垂直方向的高频系数；与传统自适应方向提升小波变换相比，在重建高分辨率遥感影像峰值信噪比基本相同的情况下，有效减少了小波变换中方向预测的计算复杂度。关键词：遥感图像处理；图像压缩；小波变换；自适应方向提升；方向预测中图分类号：ＴＰ７５２；ＴＰ３９１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１３２１０８．２０９５Ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｆａｓｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔ

3、ｉｏｎＺＨＡＮＧＬｉ－ｂａｏ１，２＊，ＱＩＵＢｉｎｇ－ｃｈａｎｇ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ）＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｂａｏｚｈａｎｇ＠１６３．ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＡｄａｐ

4、ｔｉｖｅＤｉｒｅｃｔｉｏｎＬｉｆｔｉｎｇｂａｓｅｄ－ＤｉｓｃｒｅｔｅＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＡＤＬ－ＤＷＴ）ｈａｓｈｉｇｈｅｒｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｌｉｆｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎＤｉｒｅｃｔｉｏｎＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｃａｌｌｅｄＤＰ－ＬＷＴｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｆａｓｔａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－

5、ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｓ．Ｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｉｒｓｔｄｉｖｉｄｅｓａｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｉｎｔｏａｎｕｍｂｅｒｏｆｎｏｎ－ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｓｕｂ－ｂｌｏｃｋｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｏｒｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｂｅｓｔｌｉｆｔｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｅｖｅｒｙｓｕｂ－ｂｌｏｃｋｉｎｔｈｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｑｕｉｃｋｌｙ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｉｆｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａ

6、ｎｓｆｏｒｍｂｙｔｈｅｉｎ－ｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｂｅｓｔｌｉｆｔｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｉｓｃｏｄｅｄｂｙＳｅｔＰａｒｔｉ－ｔｉｏｎｅｄｉｎＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＴｒｅｅ（ＳＰＩＨＴ）．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｆｆｅｃｔｉｖｅ－ｌｙｗｅａｋｅｎｓｔｈｅｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｎｔｈｅｎｏｎ－ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｎｏｎ－ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｅｖｅｒｙｉｍａ

7、ｇｅｓｕｂｂａｎｄ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＡＤＬ，ｔｈｅＤＰ－ＬＷＴｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｉｍｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｌｉｆｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ａｎｄｋｅｅｐｓｔｈｅＰｅａｋ收稿日期：２０１３－０４－０１；修订日期：２０１３－０４－１７．基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．６０６０２０３５，Ｎｏ．６１０７１１０３）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（Ｎｏ．２０１２ＬＹＢ５０）光学精密工程第２１

8、卷２０９６ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ（ＰＳＮＲ）ｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓ