收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于小波变换的深空通信图像压缩算法及应用研究

张佳岩  
【摘要】: 基于小波变换的图像压缩算法具有分辨率及保真度可分级性(从有损到无损渐进传输)、较强抗误码性能、低内存空间占用和编解码快速等特点。它能有效缓解图像在深空通信(DSC)存储和传输中,大量占用整个系统有限缓存及带宽资源的矛盾,提高深空探测器处理图像信息量的能力。但DSC传输数据与通常的地面和卫星通信相比有更多的挑战,诸如长距离、非常低的信噪比、高信号衰减延迟和数据毁坏率、不对称带宽等。因此不能简单地把Internet网上的基于小波变换的图像压缩算法(如JPEG2000)直接用于DSC中。 为此,本文以CCSDS在2005年推出了应用于DSC的基于小波变换的图像压缩标准(简称CCSDS标准)为基础,以DSC与Internet网传输压缩图像中的编解码需求、容错性和数据用途3个不同点展开研究。开始详细介绍了该标准,并通过与JPEG2000算法比较发现,二者虽然有同样的基本结构,但它们之间的小波基、小波变换级数、位平面编码及不同小波系数之间相关性处理都有很大不同。这些不同主要为了降低算法复杂度,从而能减少探测器的功率消耗和寄存器的使用。通过对DSC压缩数据流存储及传输的特殊性问题研究,本文提出适合CCSDS标准特点的4种方法。 首先提出一种适合CCSDS标准的对整幅图像分块的方法。它能进一步降低探测器缓存溢出及压缩数据流传输过程中的干扰造成地面解码器的错误传播。分割在图像小波变换域进行,在预分割的基础上,各个分块再进行基于图像特征的分割及融合。各个分块是基于多种图像特征(如颜色,频带及纹理等)通过高斯混合模型完成分割,并可根据探测器CPU使用情况选择是否采用ICM及朴素Bayes法则实现联合特征分割。用仿真对分割的结果验证。 其次提出一种CCSDS标准感兴趣区压缩的算法,并根据标准的速率-失真(R-D)模型及借鉴一种用于语音量化最优分配位的方法,实现了感兴趣区(ROI)与非感兴趣区(NON-ROI)的位优化分配。它根据图像的优先权分区及压缩算法中位平面编码特点,调整ROI与NON-ROI小波系数间位平面相对位置。且为图像分割的每个区域提供最优压缩比,使固定的有限速率下行信道能优化分配发送比特。其CCSDS标准的R-D模型则是基于Mallat关于图像变换域R-D关系的启发,对多幅图像的测试仿真所得。 然后提出一种对CCSDS标准树形的小波系数重新分组的压缩方法,并根据标准的R-D模型及借鉴一种用于语音量化最优分配位的方法,实现不同分组位优化分配。这种方法不但能实现压缩数据流的鲁棒性传输,且也能达到地面接收图像信息更大化的目的。它把小波系数分成9组独立、交织的位流,并按照最终的信息量最大化原则为每组分配一个优化压缩比。 最后提出一种CCSDS标准与Turbo码联合解码的方法。它对压缩端没做任何改变,但在信道信噪比不变的情况下,却能降低接收压缩数据流的错误率,该方法尤其适合DSC。它根据CCSDS标准熵编码过程中的残留冗余、不同小波系数之间的相关性,结合Turbo码解码过程中迭代方法、分量码MAP解码中对外信息的使用,实现最终的信源信道联合解码。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨春玲;曹端武;苏卓涵;;基于最优分解和方向加权的静止图像压缩算法[J];系统工程与电子技术;2011年08期
2 谢智东;张更新;边东明;;深空通信中的一种级联编码调制及其迭代接收[J];宇航学报;2011年08期
3 陈雷;;JPEG图像压缩技术及仿真实现[J];中国科技信息;2011年17期
4 张英;陶磊岩;;深空通信中码字复接结构Turbo译码器设计[J];航天控制;2011年03期
5 宋兴华;李铁强;;图像通信技术创新浅析[J];信息通信;2011年03期
6 杨谦;张晓;;变电站图像监控系统技术的应用研究[J];机电信息;2011年24期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张守娟;周诠;;深空通信中的关键技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
2 王晓东;甘淼;洪杰;王小锭;蒋伟;罗武;;BPSK-PM深空通信信号及数字接收解调[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
3 黄汉文;;深空通信及其天基中继设想[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第五届学术年会论文集[C];2008年
4 吴建强;万增然;詹亚锋;;深空通信中基于MSK调制的载波误差估计[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
5 万增然;詹亚锋;王有政;;深空通信中基于叠加辅助序列的同步算法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
6 李旭;张钦宇;李晖;许洪光;;深空通信中CFDP协议的四种可靠传输方式比较[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第五届学术年会论文集[C];2008年
7 戚克鋆;;人类深空探测发展战略及相关技术[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
8 黄涛;范涛;李冬;赵平;;深空网络节点数据融合混合定位算法研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年
9 马晓凤;薛沛;韩兴文;赵平;;深空激光信道瞄准定位技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年
10 余世里;;太赫兹技术的空间应用[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 辜璐;美国宇航局成功测试首套深空因特网[N];中国航天报;2008年
2 ;解密MPEG-2[N];中国电脑教育报;2004年
3 辛华;MP4随身影院破冰[N];中华工商时报;2005年
4 北京航空航天大学教授 张军;面向未来的空天地一体化网络技术[N];中国航空报;2009年
5 记者 陈卓琬 程曦;让“太空风筝”飞得更远[N];新清华;2011年
6 通讯员 王同心;壮志丹心照天穹[N];科技日报;2009年
7 本报记者 吴作鹏;视频通信:走过2003 期待2004[N];计算机世界;2003年
8 记者 陈卓琬 程曦;我校庆祝嫦娥二号任务圆满成功[N];新清华;2010年
9 记者 胡齐明 通讯员 孙涤清 张莞昀;清华LDPC技术在嫦娥二号任务中试验成功[N];新清华;2010年
10 特约作者 张海涛;当JPEG不再免费时[N];电脑报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张佳岩;基于小波变换的深空通信图像压缩算法及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 邱劲;混沌伪随机序列及其在数字图像加密应用的研究[D];重庆大学;2011年
3 周有喜;深空通信中的若干关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
4 朱宏杰;喷泉码编译码技术与应用研究[D];清华大学;2009年
5 赵娜;太阳闪烁及其对深空通信影响的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
6 纪秀花;图像/视频压缩技术中若干关键问题的研究[D];山东大学;2009年
7 陈博;多媒体数据中多重信息隐藏方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 张学全;基于FPGA的星载图像压缩系统实现方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
9 李文明;基于重叠变换和小波变换的图像压缩研究[D];山东大学;2008年
10 蔡超;基于小波和偏微分方程的图像处理方法与应用[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽春;深空通信硬件仿真平台的模块与接口设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 张肖强;JPEG-2000中小波变换的FPGA实现[D];太原理工大学;2007年
3 赵琰昉;影像存档和通讯系统中医学影像的压缩研究[D];北京工业大学;2002年
4 韩志荣;基于DSP的JPEG2000编码算法模块的设计与实现[D];上海海事大学;2005年
5 郑建国;小波神经网络在图像压缩中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2007年
6 黄颢;基于整数小波变换的静止图像编解码研究与应用[D];电子科技大学;2007年
7 殷俊芳;基于二维条码技术和图像压缩技术的库存管理系统[D];北京工商大学;2006年
8 高翔;深空通信解调技术研究与实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
9 秦营营;深空通信中传输层协议的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 袁乐;深空通信中的电波传播特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026