[发明专利]一种多通道卫星图像无损压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多通道卫星图像无损压缩方法，包括编码和解码两部分，属于卫星遥感数据处理和图像压缩技术领域。

背景技术

随着气象卫星技术的发展，我们每天可以获得巨量的卫星遥感资料，而且这些资料覆盖面广、空间分辨率高、时间连续性强，不受时间、天气状况等限制，在气象观测和天气预报中所起的作用也越来越重要。

气象卫星一般带有多个光谱通道的辐射扫描仪，同时对地球表面不同光谱通道的辐射进行扫描，并生成多个记录文件。比如，我国的风云二号E星（FY-2E）搭载有5个光谱通道进行辐射扫描，分别称为4个红外通道（IR1、IR2、IR3、IR4）和1个可见光通道（VIS）。

FY-2E 卫星4个红外通道的数据量化等级为1024，即每个记录值的范围为0～1023，至少用10个二进制位表示；可见光通道的数据量化等级为64，相应的记录值范围为0～63，至少用6个二进制位表示。气象业务部门对于FY-2E卫星图像资料的存储一直采用比较简单的非压缩方式，比如GPF格式卫星云图数据，一个GPF格式的文件动辄几兆甚至几十兆，这给资料存储和传输带来很多困难。GPF格式文件保存卫星图像数据时规定红外通道的每个记录值用一个16位二进制数表示（2个字节），可见光通道的每个记录值用1个8为二进制数表示（1个字节）。因此，现有的卫星图像数据文件相对于卫星观测的实际量化等级来说是存在压缩的可能性。

对卫星图像进行压缩编码的目的是为了更方便的进行存储和传输，以便于更好地利用这些卫星遥感获得的珍贵资料，因此必须对卫星图像进行无损压缩。

通过对卫星云图的对比观察发现，卫星云图灰度分布极其不均匀，往往集中在某一部分灰度范围内，而且不同通道之间的云图之间存在较强的相关性，尤其是光谱范围相邻的的通道，比如IR1通道和IR2通道的卫星云图相关性达到99%以上。因此，也存在利用信息分布不均匀性和通道相关性对多通道卫星图像进行压缩的可能性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种多通道卫星图像无损压缩方法，利用信息分布不均匀性和通道之间的相关性对多通道卫星图像进行无损压缩，从而获得更高的压缩比。

本发明的多通道卫星图像无损压缩方法，包括卫星图像的编码和解码，所述编码包括以下步骤：

步骤A1、对卫星各通道的原始图像C_i分别进行无损压缩编码，得到编码序列记为H_i0，编码参数记为T_i0，平均码长记为L_i0，i=1…n，n为卫星的图像通道数；

步骤A2、对任意两个通道的原始图像做差运算，得到的差图像记为D_ij，i,j为两幅做差运算图像的通道编号；

步骤A3、对得到的各差图像分别进行无损压缩编码，得到的编码序列记为H_ij，编码参数记为T_ij，平均码长记为L_ij，i,j=1…n且i≠j；

步骤A4、求所有已编码图像中最小的平均码长，记为L_t0=min{L_i0| i=1…n}；

步骤A5、将H_t0，T_t0，放入存储队列S，即S={H_t0，T_t0}；

步骤A6、令K={1,2,…,n}-{t}，M={t}；

步骤A7、求剩余已编码图像中最小的平均码长，Lpq=min{ L_i0, L_ij|i∈K,j∈M }；