基于K-means聚类和SPIHT编码的红外图像压缩算法研究

提出了基于K-means聚类和SPIHT编码的红外图像压缩算法。通过采用小波域系数的SPIHT编码压缩,克服了JPEG标准压缩算法在低比特率下严重的方块效应;通过K-means聚类算法,克服了嵌入式零树编码算法（EZW）没有充分考虑到图像小波系数同一子带中相邻元素之间相关性的缺陷。实验结果表明,此算法对红外图像具有很好的边缘和纹理保持性能。     

基于谱间和帧内差分脉冲编码调制的超光谱图像无损压缩

以超光谱遥感图像为研究对象,分析了干涉成像光谱仪获取图像的谱间和空间相关性,提出一种三维差分脉冲编码调制（ DPCM）无损压缩方案。首先进行了谱间DPCM预测;然后,对残差图像进行帧内DPCM预测;最后,对差分码流进行二值自适应算术编码。实验表明,该算法可实现无损压缩,压缩比平均可达1.662,较二维整数小波变换算法提高了15.6％,且算法复杂度较低,仅有加减和移位运算,易于硬件实现。     

一种支持干涉多光谱图像ROI的压缩编码方法

提出了一种基于EBCOT(率失真优化截取内嵌码块编码)算法的矩形ROI(感兴趣区域)编码的干涉多光谱卫星遥感图像压缩方法.该方法不需要对小波域的系数进行提升,而是在码流组织时通过对多光谱区域的误差跟踪提高恢复图像的质量.误差的跟踪完全是自适应的,可以根据用户给定的恢复图像多光谱区域的峰值信噪比最低要求自动实现码流的组织,解码器不需要知道该图像是否存在ROI,而且该方法保留了EBCOT的优良特性.实验结果表明,这种编码方式在干涉多光谱卫星图像压缩中可获得非常理想的效果.     

基于非冗余轮廓波的图像质量可伸缩编码算法

提出一种用非冗余轮廓波的中低比特率图像质量可伸缩编码算法。该算法采用双正交小波分解和方向滤波器组(DFB)实现图像的非冗余稀疏表示, 不但具有轮廓波对图像中线状奇异性边缘和纹理细节的稀疏表示特点, 而且克服了轮廓波变换系数4/3冗余的缺点。算法中对图像非冗余轮廓波系数各子带系数分布进行统计分析, 通过对变换系数的重新组合, 构造了有利于图像编码的空间方向树结构, 并统计验证了其零树特性, 采用分级树集合分裂和阈值量化达到图像质量可伸缩的嵌入式编码。实验结果表明,其解码算法在中低比特率压缩情况下, 压缩后重构图像的感知质量明显优于小波域SPIHT,JPEG2000编码标准, 峰值信噪比PSNR值与JPEG2000相当, 而图像纹理和边缘细节的视觉效果优于JPEG2000和小波域SPIHT算法。     

基于相对失真测度的感兴趣区域编码

提出了一种基于相对失真测度的率失真斜率提升感兴趣区域编码算法.通过计算感兴趣区域与背景之间的相对失真确定感兴趣区域的率失真斜率提升幅度,使得实际感兴趣区域与背景的相对失真尽可能逼近给定值.本算法不需要对小波域的系数进行比特平面提升,而是通过提升率失真斜率实现.解码器不需要进行小波域系数的逆提升,且提升大小不受比特平面限制, 可以精确到步骤.适合给定感兴趣区域与背景之间的相对失真,也适合交互式图像等感兴趣区域编码.相对失真改变时,不需要重新对图像进行比特平面编码,只要提升感兴趣区域斜率然后重新组织码流即可, 避免了比特平面提升的感兴趣区域编码算法缺陷.仿真结果表明,本算法能够精确根据给定感兴趣区域与背景的平均相对失真组织码流,实际结果十分接近给定值.     

基于Wedgelet的分层图像压缩

提出了一种分层图像压缩框架:图像=边缘轮廓+纹理。对原图像进行了一种自适应的多尺度Wedgelet分析,抽取并编码了图像的边缘轮廓。基于Wedgelet分析了在残差图像中引入的伪迹所具有的局部振荡特性,采用自适应局部余弦变换分析了以纹理为主要内容的残差图像,在将变换系数重组成与小波系数类似的树形结构后,采用零树编码获得了嵌入式码流。实验结果表明,该算法的重建图像质量优于SPIHT算法,在较好地保留原图像边缘轮廓和有效地减少边缘附近振铃伪迹的同时,较清晰的保留了原图像的纹理特征。     

环境卫星多光谱图像压缩算法

基于环境卫星多光谱图像特点的分析,提出了一种新的基于三维等级树集合划分算法(3D-SPI HT)和感兴趣区域(ROI)编码相结合的多光谱图像压缩算法。首先在谱间采用两种小波基相结合的三维离散小波变换(3D-DWT),去除多光谱图像在空间和谱间的冗余信息,减少恢复光谱的误差值,然后采用部分三维等级树集合划分算法和小波系数提升的感兴趣区域编码相结合的方法。该方法对小波系数从空间方向树上按对恢复光谱信息的重要性不同进行合理的码率分配,使得恢复光谱具有更好的分辨率,并依据比特平面层中重要系数的统计概率来自适应地进行3种编码模式的选择,提高了编码效率。实验数据结果表明,该算法比传统算法更好地保护了多光谱图像中的光谱信息,在压缩比为8∶1的情况下,满足了环境卫星多光谱图像压缩系统的要求。     

基于快速层次交替最小二乘非负张量Tucker分解的干涉高光谱图像光谱信息压缩方法

提出一种基于快速层次交替最小二乘非负张量Tucker分解的高光谱图像光谱信息压缩算法.首先,将干涉高光谱图像光程差方向的三维信息采用三维光程差方向提升小波变换(3D OPT-LDWT)进行分解,将三维小波子带系数看作三阶非负张量,采用快速层次交替最小二乘非负张量Tucker分解(FHALS-NTD)算法对进行分解,得到核心张量和模式矩阵.对每个模式矩阵进行量化,对核心张量采用比特平面重要系数编码算法进行编码,得出最终的压缩码流.结果表明,此压缩算法可以稳定可靠地工作.与传统压缩算法比较,平均信噪比提高了1.23 dB.有效的提高了干涉高光谱图像压缩性能.     

非下采样变换的红外与可见光图像融合

基于非下采样Contourlet变换（NSCT）,提出了一种红外和可见光图像融合算法。针对低频子带系数和各带通方向子带系数分别提出了基于图像物理特征的系数加权选择方式与基于区域能量匹配的系数选择方式,即低频基于区域梯度信息、高频基于区域特征因子的加权与选择结合的图像融合算法。实验结果表明：非下采样Contourlet变换具有较快的运算速度,且经非下采样变换后能量更加集中,可提供更多的图像信息。相对于基于像素的图像融合算法,本文的图像融合算法具有更高的融合性能,是一种更适合图像融合的多尺度几何分析（MGA）工具。     

卫星干涉多光谱图像压缩新算法

根据卫星干涉多光谱图像的成像特性,提出一种基于分类权值率失真优化截取和自适应编码深度控制的部分SPIHT光谱图像压缩算法.首先根据干涉区域类型和编码平面的重要性,对各棵零树各个编码过程赋予不同的重要性权值,然后采用部分SPIHT算法对每棵零树独立编码,编码时根据比特平面层中重要系数的统计概率自适应地进行3种编码模式的选择,同时依据重要性权值和深度控制因子自适应地控制每棵零树的编码深度,最后在编码深度内,根据不同干涉区域的零树对恢复光谱的失真贡献,采用分类权值率失真方法对码流进行优化截取,使码流分配与失真达成最优.实验结果表明,本算法比传统算法更好地保护了光谱信息.     

基于感兴趣区域的低复杂度多描述编码方法

针对在不可靠网络中传输包含感兴趣区域图像的问题,提出了一种低复杂度、高效、鲁棒的编码方法.该编码方法建立在多路径网络传输结构的基础上,采用多描述编码思想,把图像信息分成几个描述;为了保护感兴趣区域,在每个描述中对这部分区域增加冗余度,并分别通过不同的路径传输.该编码方法实现了信号传输鲁棒性和编码效率的调节控制,并与各种高性能的图像或视频压缩技术相兼容.实验表明,该方法在提高图像在网络上传输鲁棒性的同时,也能有效地保护感兴趣区域,重建图像的感兴趣区域及背景区域的信噪比指标都有了明显的提高.     

适于干涉多光谱图像压缩的自适应率控制算法

提出了一种基于优化截取内嵌码块编码（EBCOT）的感兴趣区域（ROD编码干涉多光谱图像压缩方法。小波变换后,对1级分解的高频系数感兴趣区域即包含光谱信息区域进行垂直方向的分解,再对感兴趣区域进行比特平面提升。T1编码器对不同比特平面的编码过程（Codingpass）赋予不同的重要性权值,由高到低依次编码,T2编码器根据所得的比特率自适应地反馈控制T1的编码深度,最后进行率失真优化截取。实验结果表明,该方法提高了恢复图像质量,有效地减少了优化截取内嵌码块编码算法的计算量和内存使用量（bpp-1时,测试图像的整体、感兴趣区域和背景区域平均峰值信噪比均提高0．1dB以上,计算量和内存使用量平均减少40％和60％以上）,编码方式适合干涉多光谱图像压缩系统硬件实现。     

A new coding scheme of QC-LDPC codes for optical transmission systems

Based on Galois Field (GF(q)) multiplicative group, a new coding scheme for Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check (QC-LDPC) codes is proposed, and the new coding scheme has some advantages such as the simpler construction, the easier implementation encoding, the lower complexity of the encoding and decoding, the more flexible adjustment of the code length as well as the code rate and so forth. Under the condition of considering the characteristics of optical transmission systems, an irregular QC-LDPC (3843,3603) code to be suitable for optical transmission systems is constructed by applying the proposed new coding scheme. The simulation result shows that the net coding gain (NCG) of the irregular QC-LDPC (3843,3603) code is respectively improved 2.14 dB, 1.19 dB, 0.24 dB and 0.14 dB more than those of the classic RS (255,239) code in ITU-T G.975, the LDPC (32640,30592) code in ITU-T G.975.1, the regular SCG-LDPC (3969,3720) code constructed by the Systematically Constructed Gallager (SCG) coding scheme and the regular QC-LDPC (4221,3956) code at the bit error rate (BER) of 10-8. Furthermore, all the five codes have the same code rate of 93.7%. Therefore, the irregular QC-LDPC (3843,3603) code constructed by the proposed new coding scheme has the more excellent error-correction performance and can be better suitable for optical transmission systems.     

编码系统研究及VLSI实现

提出了一种JPEG2000编码系统结构和VLSI方案.该方案以小波子带为单位,多套并行处理.对JPEG2000标准中各个模块的算法进行了逻辑化简、并行编码等优化.如采用双行并行9/7提升小波分解,条带并行的比特平面编码,简化区间更新和并行归一化算术编码等.各模块均以流水线方式工作,其中的比特平面编码和算术编码采用异步流水线方式动态分配执行时间,加速比均接近于流水段数3.以图像信号产生板送入原始图像,编码后送入PC机进行码流截断和解压缩.该系统在各个压缩率下的信噪比与LuraWave商用压缩软件的差距均在0.8 dB之内,可见改进后的算法可行且有效,像元时钟可达20 MHz.     

JPEG2000编码系统研究及VLSI实现

提出了一种JPEG2000编码系统结构和VLSI方案.该方案以小波子带为单位,多套并行处理.对JPEG2000标准中各个模块的算法进行了逻辑化简、并行编码等优化.如采用双行并行9/7提升小波分解,条带并行的比特平面编码,简化区间更新和并行归一化算术编码等.各模块均以流水线方式工作,其中的比特平面编码和算术编码采用异步流水线方式动态分配执行时间,加速比均接近于流水段数3.以图像信号产生板送入原始图像,编码后送入PC机进行码流截断和解压缩.该系统在各个压缩率下的信噪比与LuraWave商用压缩软件的差距均在0.8 dB之内,可见改进后的算法可行且有效,像元时钟可达20 MHz.     

一种彩色图像的小波域预测编码方法

彩色图像存在空间相关性和帧间相关性,如何有效的去除这两种相关性是提高彩色图像压缩比的关键。提出一种小波变换域的自适应预测无损压缩方法,分为三个步骤:首先对彩色图像各个分量进行可逆整数小波变换减小空间相关性,然后利用联想记忆神经网络对小波系数图像分别进行空间预测和帧间预测,进一步去除空间和帧间相关性,最后对预测残差进行算术编码。实验证明该算法是可行的和有效的,对测试图像的压缩效果优于JPEG LS标准。     

Optical coding scheme for all-optical analog-to-digital conversion using asymmetrical Y-branch waveguide

The novel optical coding scheme for all-optical analog-to-digital conversion has been proposed, in which asymmetrical Y-branch waveguide structures have been introduced to achieve the desired optical power splitting. The optical performance has been simulated by using finite-difference beam propagation method (FD-BPM), which shows that the designed component exhibits good coding performance. Experimentally, the optical coding component has been fabricated and measured. The optical power contrast between bit code 1 and 0 at output port is more than 37 dB, and measured imbalance of output power is less than 1.5 dB for bit code 1.     

基于联合变换相关器光学加密和离散余弦变换的数字水印

提出了一种以联合变换相关器和离散余弦变换为基础的数字水印方法。利用联合变换相关器光学加密系统对需要隐藏的信息进行加密,然后嵌入到宿主图像8×8分块的离散余弦变换中频系数上。与其他基于双随机相位编码的数字水印技术相比,该技术在加密阶段和解密阶段的密钥相同,省去了制作复共轭密钥的麻烦。数值仿真结果表明,这种数字水印技术具有很好的不可见性和很高的安全性,对JPEG压缩、剪切、滤波和加噪声等多种数字图像处理操作都具有很强的鲁棒性。