[发明专利]基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于数字视频图像压缩领域，具体涉及一种基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法。

背景技术

随着无人机技术的不断发展，无人机承担的任务也越来越复杂，越来越艰巨。无人机侦察任务设备向多载荷、远距离、小型化、高分辨率和低成本方向发展，实时传输的数码相机取代了胶片航空侦察相机，高光谱图像、前视红外仪及远距离、多模式的合成孔径雷达(SAR)等都在无人机平台上纷纷应用。因此无人机的有效载荷中包括了大量的成像设备，能够实时获取大量的多源异类图像数据，包括多帧的视频图像和单帧的静止图像如：合成孔径雷达(SAR)图像，多光谱图像等，带来了多源异类图像的共存。

多源异类图像具有不同的时空分布特征，有着不同的处理技术要求，而目前对不同种类图像的压缩模块都是分立的。分立压缩方法主要有JPEG2000静态图像压缩标准和H.264动态视频压缩标准。JPEG200编码的基本思想是：先对源图像数据进行前期预处理,再对处理后的图像进行离散小波变换，然后对变换后的小波系数进行量化、位平面编码、分层装配和打包，最后形成JPEG2000标准的输出码流。H.264编码的基本思想是：将每帧图像进行16×16个像素点的宏块划分，以各块运动矢量代表图像序列各帧的运动内容，根据帧的类型选择帧内编码或帧间编码模式，使用前面已编码帧或参考帧对后续帧进行运动估计和补偿生成预测宏块，预测宏块P和当前宏块相减，得到图像残差块，然后经过整数DCT变换、量化、重排序、熵编码等部分的处理，完成编码过程。

如果在无人机上采用分立的压缩方法实现对多源异类图像的压缩，每种源的图像具有各自的压缩单元，占用无人机资源比较多；不同的压缩单元需要设置不同的接口，导致接口数目和回放次数增加，影响扩展性和可靠性；采用不同的压缩算法，导致计算复杂度增加，耗时增加。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法。

本发明的基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法，具有步骤如下：

第一步，判断图像帧的类型，选择静态图像压缩或动态图像压缩。

如果是静态图像，则跳到第五步进行变换编码；如果是动态图像，则按以下步骤进行帧间补偿，然后对计算得到的非重叠区域或抽取的采样帧进行编码。

第二步，获取无人机飞行参数和摄像机参数。

从空速表、高度表、陀螺仪等机载设备上获取无人机飞行参数，从摄像头云台控制系统获取摄像机参数。

第三步，判断侦察模式，获取帧间运动矢量。

若侦察模式为跟踪详查模式或搜索模式，则跳到第五步进行变换熵编码；若侦察模式为水平扫描模式或普查模式，则进行帧间运动矢量的计算。

第四步，判断侦察模式，计算非重叠区域或抽取采样帧。

如果侦察模式为模式水平扫描模式，则根据帧间运动矢量，计算得到当前帧的非重叠区域。如果侦察模式为模式普查模式，则计算帧间的重叠率和采样率，根据采样率抽取采样帧。

第五步，进行变换、量化、熵编码。

对静态图像、动态视频的非重叠区域或采样帧进行变换，然后对变换后的系数进行量化、位平面编码，打包生成压缩码流。

本发明的优点在于：

（1）实现了无人机侦察静态图像和动态视频的通用压缩，节省了机载资源。

（2）充分利用无人机侦察图像帧间重叠率高的特点，提高了压缩效率；

（3）大大的减少了压缩时间，提高了实时性；

附图说明

图1为本发明提供的基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法流程图；

图2为无人机图像序列示意图；

图3为计算非重叠区域或抽取采样帧的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明的基于JPEG2000和帧间补偿的无人机侦察图像通用压缩方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：

第一步，判断图像帧的类型，选择静态图像压缩或动态图像压缩。

将图像帧分成I帧和P帧，静态图像是I帧，动态图像序列的第一帧为I帧，其余帧为P帧。如果是I帧图像，则跳到第五步进行变换编码；如果是P帧，则进入第二步，进行帧间补偿，然后对获取的非重叠区域或采样帧进行编码。

第二步，获取飞行参数和摄像机参数。