[发明专利]基于数据库在线学习更新的有限速率下遥感图像传输系统

摘要

基于数据库在线学习更新的有限速率下遥感图像传输系统，属于遥感图像传输领域，其特征在于利用航天遥感部分的先验信息数据库建立遥感图像采集设备类型信息、应用需求信息、遥感图像、特征向量及其表示系数、拍摄位置及姿态及目标重要度信息的映射数据组，同时建立遥感图像以及目标重要度位置索引，通过基于特征的目标检测模块用实测的遥感图像及其特征向量更新所述映射数据组，再通过基于感兴趣区域的有限速率编码单元，根据遥感图像目标区域位置信息及目标重要度信息在设定的输出码率信息下，结合设定的失真或受限速率的约束条件，用区域变换和量化的方式按不同的目标重要度信息分级编码后输出，经解码得到有限速率下少失真地传输遥感图像。

主权项

基于数据库在线学习更新的有限速率下遥感图像传输系统，其特征在于含有航天遥感部分，空天传输部分以及地面接收部分，其中：航天遥感部分包括：至少一组遥感图像采集设备；至少一个先验信息数据库；至少一个基于特征的目标检测单元；至少一个基于感兴趣区域的有限速率遥感图像编码单元；遥感图像采集设备含有：遥感图像设备的类型信息，包括镜头类型、分辨率以及传感器量化精度；应用需求信息，至少包括资源探测、气候监测、军事情报；输出：所述的遥感图像采集设备类型信息和应用需求信息，拍摄位置及姿态，以矩阵或高维数组形式组织的遥感图像像素点信息，简称遥感图像信息。先验信息数据库，这是一种先在陆地上根据所述遥感图像采集设备类型信息、所述应用需求信息、相应的遥感图像数据建立，以后又不断地在星上学习更新后输入的目标先验信息数据库；所述的目标先验信息，用数组的形式表示，各数据之间具有一一对应的映射关系，其中包括：所述遥感图像采集设备类型信息、作为所述应用需求的目标以及用人工标注的目标重要度信息；所述目标的遥感图像数据信息，简称遥感图像；所述遥感图像的特征向量及特征表示系数，在陆地上以离线学习的方式用主成分分析法PCA或特征描述方法SIFT得到；在星上是以在线学习的方式，经相同的特征提取方法后，用在线字典学习的方法进行数据更新后得到的；所述的图像特征是指：各类矿产资源的光谱数据特征，或者气候变化的历史数据特征，或者敏感军事目标的遥感图像特征；采用的数据检索方式包括按图像特征向量索引或目标重要性系数索引进行检索，所述图像特征包括：对矿产资源，采取光谱数据资源库和图像库交互检索，对气候变化数据，采取时间变化、气候标注和云图数据交互检索，对军事目标采取重要目标语义库、重要目标图像库和相应特征的交互更新；基于特征的目标检测单元，含有：图像特征提取模块，图像特征匹配模块以及在线数据库更新模块，其中：图像特征提取模块，设有：所述先验信息数据库的访问接口，从遥感图像采集设备输入一组标注有遥感图像采集设备的类型信息、应用需求信息以及拍摄位置和姿态信息库、以矩阵或高维数组形式组织的遥感图像信息，使用与目标相适应的目标特征描述算法SIFT获得遥感图像的特征向量，所述特征向量包括特征点坐标及特征点描述，所述特征点描述是指高维数组向量簇；图像特征匹配模块，设有：所述先验信息数据库的访问接口，所述图像特征匹配模块从 图像特征提取模块输入所述遥感图像的特征向量，通过在线字典学习算法获得与所述遥感图像的特征向量对应的特征表示系数，通过与所述先验信息数据库的检索与匹配，得到对应目标的重要性系数，匹配失败则为无效区域，同时输入目标重要性系数及其对应的区域位置信息到所述的基于感兴趣区域的有限速率编码单元；在线数据更新模块，设有：所述先验信息数据库的访问接口，以所述图像特征匹配模块输入的表示系数与所述先验信息数据库中得到的表示系数作为输入，通过在线字典学习算法，获得新的与当前所述的遥感图像特征向量对应的表示系数，同时完成对所述先验信息数据库中所述遥感图像特征向量与表示系数的更新，供下一次基于特征的目标检测利用；基于感兴趣区域的有限速率遥感图像编码单元，设有：区域变换模块，码率控制模块，量化器，复合数据编码模块，其中：区域变换模块输入为遥感图像、目标重要性系数及其对应的目标区域位置信息，把目标区域位置信息和空域像素信息通过方向自适应小波变换把空域像素变换到能量集中的变换域，再把变换系数输出；码率控制模块，从所述基于特征的目标检测单元输入目标重要性信息及对应的目标区域位置信息，根据设定的输出码率，在设定的失真约束或受限制的速率下，对不同重要度的目标区域进行码率优化分配，输出不同的量化系数；量化器从所述区域变换模块输入区域变换系数，从所述码率控制模块输入对应的量化系数，对不同目标重要度的区域建立不等精度的量化系数表，结合随影的目标区域位置信息，输出到所述复合数据编码模块；复合数据编码模块，对输入的区域位置信息及对应的量化系数表中的量化系数进行熵编码，且对重要度高的量化系数提供额外的编码保护，以控制失真对数据解码的影响，最后生成二进制码流送往空天传输部分；空天传输部分，是一个速率受限的空天传输链路，以所述复合数据编码模块输入二进制码流，送往所述地面接收部分；地面接收部分，是一台计算机，内设有：基于感兴趣区域的有限速率遥感图像解码单元，含有复合数据解码模块，反量化器，逆变换模块，目标区域复合模块，其中：复合数据解码器，从所述空天传输链路输入二进制码流，进行结构化解码，结合纠错编码完成数据检错及纠错，输出目标区域位置信息及对应的量化系数；反量化器，对所述复合数据解码模块输入的量化系数进行反量化操作，输出反量化后的变换域系数；逆变换模块，对从反量化器输入的变换域系数作逆变换，输出目标区域的空域像素值；目标区域复合模块根据所述的数据编码模块输入的目标区域位置信息和所述逆变换模块输入的空域像素值进行整合得到重建的遥感图像。