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小波域的合成孔径雷达原始数据压缩

胡晓新  
【摘要】:作为一种高分辨率主动微波成像雷达,合成孔径雷达(SAR)原始数据量极大,难以符合存储或传输的要求,数据压缩是保证SAR系统指标同时减小数据量的有效方法。在分析SAR原始数据的统计特性和功率特性的基础上,本文从二进制小波变换、二进制小波包变换、多进制小波变换和多小波变换4个方面,较系统地研究了小波域的SAR原始数据压缩算法,以期获得更高效、实用的压缩方法。 木文研究了二进制小波变换的相关理论,针对分解系数的量化提出了二进制小波分解系数的熵约束分块自适应量化(WT-ECBAQ)和网格编码量化(WT-TCQ)。二进制小波变换采用非均匀分辨率对信号进行时间(空间)和频率分析,变换系数能量相对集中,因此在变换域内进行比特分配,可以实现良好的编码效果。WT-ECBAQ根据分块方差自适应地调节量化器参数,通过量化降低数据熵值,利用熵编码器进一步降低码率,达到所需压缩比,试验表明此算法压缩性能较好。WT-TCQ算法利用TCQ算法复杂性中等而性能与矢量量化相当的优点,可以获得更高的压缩信噪比,编码率较大时,压缩算法的性能优势更明显。 本文通过研究二进制小波包变换的基本理论,分析分解系数的特点,提出二进制小波包分解系数的分块自适应量化(WPT-BAQ)和二进制小波包分解系数的TCQ量化(WPT-TCQ)。二进制小波包变换调整分解结构,选择性地分解每层的高频分量,克服了二进制小波变换高频部分频率分辨率低的缺点,对不同子带分配不同码率能够更有效地利用编码资源,提高压缩性能。WPT-BAQ根据分块方差调节Lloyd-Max最佳量化器的量化参数,充分利用量化资源。WPT-TCQ利用分解系数间有限的相关性和TCQ自身的优势获得更好的压缩效果。压缩试验说明WPT-TCQ算法性能优于WPT-BAQ算法,且编码率高时这种优势更明显。 本丈在研究多进制小波变换的基础上,提出了多进制小波分解系数的BAQ量化算法。多进制小波变换更直接地细致划分信号频带,有利于捕获信号的细节,与二进制小波仅有一个尺度函数和一个小波函数不同,M进制小波具有一


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