基于压缩感知的深空图像压缩及重构

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1、分类号TN911．73密级重庆邮电大学硕士学位论文论文题目基于压缩感知的深空图像压缩及重构英文题目CompressedSensingBasedCompressionandReconstructionofDeepSpaceImage论文提交日期—三盟墨!鱼!鱼论文答辩日期2013．5．25论文评阅人堂瞳直室堡羞墓高墨墨焦叠垫焦盟塞瞳2013年6月6日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽由g鱼太堂或其他教育机构

2、的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名糊签字日期：劢I了年么思，_自学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重迭由＆电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重麽由＆电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名．／彳珲_经j签字日期：纱n年岛舟111导师签名：伊揪签字日期：汐，

3、多年多月6日摘要摘要深空通信中图像压缩和采样遵循着传统的Shannon-Nyquist采样定理，图像的存储和传输占用大量整个系统有限缓存及带宽资源，造成资源和功率巨大的浪费。压缩感矢H(CompressedSensing，cs)是一种新型的信号采样压缩技术，打破了采样速率不小于信号带宽的2倍的限制，在采样的同时完成压缩，具有工作效率高、鲁棒性强、占用内存空间小和编解码速率快等特点。因此，论文将基于CS的图像压缩和重构方法引入到深空通信，提高探测器处理图像信息量的能力和地面接收图像的质量。但是，深空通信有着自己显著的特点，信号延时大、图像质量要求高、功率受限等，针

4、对这些问题论文的研究内容如下。论文介绍了深空通信特点与CS压缩和重构的基本原理，分析了目前深空图像压缩方法存在的不足，讨论了CS相对于传统方法的优越性。以CS基本原理为基础，研究基于CS在深空通信中的遇到的问题。针对传统深空通信图像采样压缩方式复杂、探测器功率消耗大、寄存器使用频繁、频带资源过度浪费等问题，论文采用CS对深空图像进行压缩，分析小波统计特性和CS中的约束条件，设计合理的压缩方式较好地完成深空图像的压缩。通过理论分析随机矩阵、确定性矩阵和结构随机矩阵特点，比较这些观测矩阵对图像观测的效果，构造部分hadmard矩阵用于对深空图像的观测。仿真实验表明，

5、与传统的经典图像压缩方法相比，论文提出的压缩方法在图像重构效果上分别有5～8dB和1．1dB提升，能够满足深空通信的要求。针对深空通信对图像的重构质量、算法鲁棒性及重构时问的要求，论文提出用光滑连续函数代替原有范式的图像重构方法。该方法在构建函数模型时考虑算法容错性问题，消除噪声影响；用牛顿法进行方向搜索消除“锯齿"现象，避免函数落入局部极大值；用阻尼法寻找步长作为应有的理论值代替原有的无理论值现象。在仿真实验中，与原有CS方法和CCSDS算法在图像的重构质量、算法的鲁棒性及重构时间上进行对比，结果表明论文提出的方法可以有效改善压缩与重构性能，较适合深空通信对图

6、像的压缩和重构。关键词：深空通信，压缩感知，图像压缩，图像重构重庆邮电大学硕士论文IIAbstractImagecompressionandsamplingfollowthetraditionalShannon-Nyquistsamplingtheoremindeepspacecommunication，imagestorageandtransmissiontakeuplotsofthelimitedcacheinthewholesystemandbandwidthresources，whichwillcausehugewasteofresourcesandpo

7、wer．CompressedSensing(CompressedSensing，CS)isanewtypeofsignalsamplingcompressiontechnology,breakingthesamplingrateisnotlessthantwicethebandwidthofsignallimitations，completingcompressioninthesamplingatthesametime，workingwithhighefficiency,strongrobustness，smallmemoryspaceoccupationand

8、highcodecrat