天基空间目标光学成像数据率降低的高效算法

• 作 者: 易甫
• 机 构: 中国科学院力学研究所
• 出 处: 中国科学院力学研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 天基监视系统 空间目标光学成像 数据降低 非矩形裁剪 图像编码

空间监视技术是争夺太空优势，保障国家利益的重要手段。该技术是借助天基光学相机设备对太空场景进行的光学成像，通过对成像图像的获取、存储、传输和处理，获取与空间目标有关的形态特征数据。鉴于天基空间目标光学成像数据的巨量性质和高度动态提取的需要，如何在有限的天地通信带宽约束下，实现针对目标的高信噪比和高倍率的数据量实时降低已成为当前天基目标光学成像数据处理的主要研究内容之一。　　
在分析天基空间目标光学成像的基础上，本文提出一种针对性的数据量降低算法，以满足成像系统对于空间目标信息获取、传输和存储的要求。算法以成像目标的数据特点为基础，结合图像检测、分割、识别以及基于模型的编码方法等，通过多帧数据合成、背景分离、目标的非矩形裁剪以及针对目标数据进行的梯形变换编码等多个高效处理步骤，综合实现目标特征的保留和数据量的降低。　　
本文主要开展和完成以下三方面的研究工作：　　
1.分析空间目标的成像规律，将成像图像内容区分为人工空间目标、自然空间目标、深空背景和杂散干扰数据四类进行分析。　　
2.算法针对空间目标移动速度低、成像场景大的特点采取以数据合成为基础的数据降低方式，采用图像识别技术提取目标，非矩形裁剪实现目标图像与背景的分离；在编码上，采用基于图像内容的编码思想，以图像模型描述目标，沿模型曲线路径扫描像素，获得梯形排列数据；并最终通过变长编码(哈夫曼编码)完成数据流编码，实现图像高倍压缩。　　
3.对降低天基监视图像数据量降低算法进行分析：经过处理的图像数据量极大降低，在极低比特率下有良好的目标图像质量，目标图像编码无损；图像内容达到有效区分。