[发明专利]一种光谱多通道混合压缩传输方法

说明书

本发明提出了一种基于多通道的光谱混合压缩传输方法，该方法包括：通过掩模和分光棱镜获得高光谱分辨率、低空间分辨率多通道视频；标记光谱单帧图像中的特征波长，获得特征波长的坐标；以特征波长为中心通过棱镜参数模拟获得光谱带中像素映射的波长值；根据像素映射的波长值，按照波长值进行像素提取；将提取的同一波长的像素进行拼接，组成特定大小的单通道图；将单通道图拼接为视频流，对视频进行压缩；将压缩的视频实时传输至客户端；对传输至客户端的多通道光谱视频实时解码重建。上述方法可以将掩模造成的空间信息不连续的光谱图像按照通道重新拼接，保证光谱质量的前提下进行压缩，实现了光谱图像的实时异地采集传输与重建。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种光谱多通道混合压缩传输方法。

背景技术

近年来光谱视频成像已经成为计算机视觉、数字信号处理、图形学等领域的前沿研究热点，特别是光谱视频的实时采集处理是上述领域的重点。由于光谱视频信息量大，所以实时传输处理对带宽的要求很高，因此必须对光谱视频进行压缩传输。由于光谱视频不仅仅是为了显示，满足人眼的需求，而且还是为了后面利用数据进行一系列的研究，所以必须在压缩的过程中保留信息的准确性。在很多场景下，需要用到无损压缩，但是多数的实时光谱视频采集系统空间分辨率较低，这导致空间点的连续性很差，大大提高了压缩的难度，从而增加了传输的负担，许多的光谱视频无法做到实时传输。因此，研究光谱视频的实时压缩传输对光谱视频远程监控，客户机分析具有重要的作用。

目前主流的视频压缩算法包括MPEG-4以及H.264等，MPEG-4于1998年11月发布，MPEG-4是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4标准力求做到两个目标：低比特率下的多媒体通信；是多工业的多媒体通信的综合。H.264和曾经的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比H.263++好得多的压缩性能；加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输(存储)场合的需求；它的基本系统是开放的，使用无需版权。但是这些算法大多只是针对RGB图像进行压缩，没有针对光谱视频做特殊的处理，没有利用到光谱视频中包含的多通道信息，压缩效果差，无法满足光谱视频实时压缩传输的要求。

在获得视频光谱的方式上，通常都需要棱镜或者光栅参与，棱镜利用的是折射原理，分光不是线性的，即不同波长偏移的偏向角是不同的，棱镜的波长越短，偏向角越大。光栅是利用衍射效应分光的，光栅的谱级重叠，有干扰，因此要考虑消除，而棱镜不存在这种情况。阿米西棱镜由两个三棱柱组成，第一个三棱柱通常由色散能力为中等的冕牌玻璃制成，第二个则以高色散的火石玻璃制造。光线进入第一个棱镜时先被折射，然后进入两个棱镜之间的接口，再以几乎垂直于第二个棱镜表面的方向射出。棱镜的角度和材质经过选择，使得其中一个波长(颜色)的光，通常是中心的波长，离开棱镜时与入射的光束是平行的。其他波长偏转的角度则与材料的色散能力有关。观察一个通过棱镜的光源就能显示出光源的光学光谱。在色散棱镜中，为了降低成像的几何畸变，通常使用双阿米西棱镜，是由一个阿米西棱镜加一个复制但反置的阿米西棱镜，能增加色散的角度与作用，并且能将有用的成分、中心的波长，折射回入射的路径上。

发明内容

本发明旨在解决现在技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种光谱多通道混合压缩传输方法。

为实现本发明的上述目的，本发明方法采用的技术方案如下：

一种光谱多通道混合压缩传输方法，包括如下步骤：

S1，利用棱镜和掩模获得高光谱分辨率和低空间分辨率的多通道光谱视频，其中，掩模的开孔可以通过多个空间点的光，并在水平方向和垂直方向都进行采样；

S2，利用荧光灯或其他至少有两个特征峰光谱的光源，拍摄白色漫反射背景，特征峰对应的像素亮度梯度大，可以据此标记出单帧光谱图像中特征波长所对应的图像像素坐标；