[发明专利]一种光谱-空间维联合的高光谱图像无损压缩方法及系统

权利要求书

1.一种光谱-空间维联合的高光谱图像无损压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对原始的高光谱图像进行预处理，矫正成像引起的非线性因素；

(2)对预处理后的高光谱图像进行可逆整数变换，去除谱间相关性，并保存变换矩阵；具体包括：

(2.1)计算预处理后的高光谱图像数据谱间的Pearson相关矩阵Coeff：

其中，ρ(p_i，p_j)表示第i个谱段和第j个谱段的Pearson相关系数，具体计算公式如下：

其中，Cov(p_i，p_j)表示谱段间的协方差，D(p_i)、D(p_j)为第i个谱段和第j个谱段的方差；

(2.2)对所述Pearson相关矩阵Coeff进行主成分分析得到变换矩阵A，并将变换矩阵A分解为下式：

A＝PLUS

其中：

P＝(P_N-1…P₂P₁)^T

U＝±L_N-1P_N-1…L₂P₂L₁P₁AS₁S₂…S_N-1

所述变换矩阵A仅能实现实数到实数的变换，分解后的变换矩阵实现整数到整数的映射；

(3)对可逆整数变换后的高光谱图像逐通道计算图像均匀性，确定均匀性评价指标后分为均匀性不同的第一图像通道和第二图像通道；具体包括：

(3.1)对可逆整数变换后的高光谱图像逐通道计算求最小值并保存，再逐通道减去对应通道的最小值，使得通道图像数据为大于等于0的正整数；

(3.2)对步骤(3.1)处理后得到的通道图像数据逐通道检查是否有最大值溢出问题，如果该通道图像数据存在溢出，将该通道拆开为2个通道，一个保存高位数据，另一个保存低位数据；

(3.3)对步骤(3.2)处理后得到的通道图像数据计算图像均匀性，确定均匀性指标后分为均匀性不同的第一图像通道和第二图像通道；

其中，一个图像通道有M行N列，行像素均值为u_i，所述均匀性评价指标的确定过程为：

图像通道内相邻行像素的自相关系数ρ_x，具体公式如下：

图像通道行自相关系数均值

图像通道内相邻列像素的自相关系数ρ_y，具体公式如下：

图像通道列自相关系数均值

结合图像通道行自相关系数均值和图像通道列自相关系数均值定义图像均匀性评价指标psr，具体公式如下：

(4)对第一图像通道采用FILF压缩器编码，对第二图像通道采用算术编码器编码，实现高光谱图像的无损压缩；

(5)对所述压缩后的高光谱图像逐通道解码，采用算术编码器编码和采用FILF压缩器编码的待解码的图像通道通过相应的解码方式解码出去除谱间相关性的图像；

(6)读取步骤(2)得到的变换矩阵，对所述去除谱间相关性的图像进行可逆整数逆变换，恢复出压缩前的原始的高光谱图像。

2.根据权利要求1所述的压缩方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括：

对第一图像通道采用FILF压缩器编码，对第二图像通道计算灰度值分布，使用高斯函数拟合其灰度值分布，并保存所述拟合的高斯函数参数，结合算术编码器和拟合的高斯函数参数对通道图像做熵编码。

3.根据权利要求1所述的压缩方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括：

对所述压缩后的高光谱图像逐通道解码，对采用算术编码器编码的待解码的图像通道，先读取拟合的高斯函数参数，结合算术编码器和拟合的高斯函数参数对通道图像数据解码；对采用FILF压缩器编码的待解码的图像通道，由FILF压缩器解码。