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随着基于多谱段TDICCD成像技术的空间相机在视场、分辨率、宽覆盖等指标要求上的不断提高，所采用的TDICCD拼接片数、读出速率和AD量化位数等也不断增多和提高，最终导致数字化后的图像总数据量急剧增加。然而现有星上固态存储器容量有限，卫星下行信道带宽受限，难以适应多谱段TDICCD图像的海量数据。因此必须要对多谱段图像数据进行压缩。
论文以参与的工程项目“XX空间大视场多谱段TDICCD相机研制”为背景，对由全色和谱段数相对较少的多光谱组成的多谱段TDICCD相机遥感图像压缩技术展开研究。针对目前由于星上全色图像压缩主要采用基于对各向异性的奇异特征表示不足的小波变换的算法，谱段数相对较少的多光谱图像压缩不考虑谱间冗余的算法，而导致全色和多光谱图像压缩性能低的问题，论文探讨性能优良、复杂度适中且高效的压缩方法，以适应新一代大视场高分辨率多谱段TDICCD相机的应用需求。本文的主要研究内容和成果可以概括如下:
1、根据多谱段TDICCD图像特点，探讨了多谱段TDICCD图像ASIC的ADV212压缩技术。设计了基于Custom-specific模式的ADV212工作机制，提出了图像帧构造策略、流水线处理多通道图像及量化步长设置法等。最后，根据NAND闪存信道模型，提出了缩短RS、并行BCH和QC-LDPC码的码流纠错编码算法。实验结果表明，有损压缩码率为lbpp时，比传统压缩方法高2.49 dB。
2、针对二维离散小波变换对遥感图像边缘轮廓多方向特征稀疏表示不足，探讨了Bandelet变换自适应地跟踪图像的几何正则方向的稀疏表示理论。由于Bandelet变换计算复杂度过高，引入了小波域后变换理论的图像压缩方法，并分析了后变换压缩算法在星上应用存在的问题。由于后变换中拉格朗日率失真最小化法选择最佳后变换基受到量化步长的影响不易实现，提出了低码率和高码率下的基于l-(0)范数和l-p范数最佳后变换基选择方法。针对多基字典的后变换的计算复杂度高，提出了低码率和高码率下的DCT和Hadamard单基字典后变换的图像稀疏表示方法。针对DWT域后变换的算术编码不具备渐进编码的特点，提出了单基字典后变换的BPE熵编码算法。由于后变换破坏了小波系数零树结构，一方面使用字典学习法对DCT和Hadamard基向量按能量降序排列。另一方面在小波系数家族块内孩子系数采用2×2，孙子系数采用4×4块后变换策略。后变换边信息使得低码率下压缩性能低，将边信息嵌入到BPE编码扫描过程中，改进了BPE熵编码算法。最后，提出了改进的码率控制算法。实验结果表明，提出的压缩算法比CCSDS-IDC算法的PSNR提高了0.6-1.1dB。
3、针对适于谱段数相对较少的多光谱图像光谱稀疏表示的传统KL变换计算复杂度过高，提出了快速KL的光谱稀疏表示，主要创新点包括(1)64×N(CCD像元数)空间分块和2点KLT的多级塔式计算KL策略;(2)下采样来评估协方差(3)特征向量和光谱变换快速计算的VLSI结构和提升结构。针对经快速KL变换后谱间存在残余冗余，引入了DSC编码理论，提出了基于CCSDS-DSC的熵编码算法。各谱段采用BPE编码，然后对AC位平面使用QC-LDPC的Slepian-Wolf编码，提高了编码性能。实验结果表明，提出的压缩算法比传统算法的PSNR提高了0.3-1.3dB。
4、针对图像域预测的无损压缩算法压缩性能低、抗误码能力差的问题，提出了基于整数小波域后预测的全色和多光谱图像无损压缩算法。提出了小波系数符号和幅值位平面分离的预处理策略。谱间预测时提出了两步前向预测算法，第一步采用前向二阶预测器，第二步提出了改进LUT搜索预测算法加快搜索速度。
5、根据本文提出全色和多光谱图像压缩算法设计了TDICCD相机图像压缩系统。提出了快速2D提升9/7小波变换，降低了计算路径，可实现编程操作。最后，对设计的压缩系统性能进行测试。测试结果表明:设计的压缩系统压缩性能、数据吞吐率等均满足指标要求。其中，全色和多光谱系统数据吞吐率分别达到0.021μs/sample和0.042μs/sample，备系统数据吞吐率为0.016μs/sample。