高光谱图像与分形图像压缩课件

高光谱图像与分形图像压缩幽默来自智慧，恶语来自无能高光谱图像与分形图像压缩高光谱图像与分形图像压缩幽默来自智慧，恶语来自无能高光谱图像从搜索汶川大地震失事的米-171直升飞机说起2008年5月31日下午,成都军区抗震救灾部队一架米-171运输机直升飞机在返回途中,在汶川县映秀镇附近因局部气候变化,突遇低云大雾和强气流,于14时56分失事。5月31日至6月10日上午的11天中动用了遥感卫星、直升机、航拍飞机、遥感飞机、三角翼动力伞、水陆工程探测车等多种技术手段和地面搜救人员1万多人/天,实施陆空联合拉网式搜救。6月10日，失事直升机残骸在映秀镇西北方向7公里，海拔2800多米的一个灌木林中发现。失事地点正好的飞机预定的航线附近原照片添加飞机碎片后的照片飞机尾部结论：当目标占视场面积不大，而且目标与背景在颜色、纹理相近的情况下，肉眼或普通的遥感图像无法识别。普通彩色图像中每个像元在光谱轴上取三点测量其对光线的反射值高光谱图像中每个像元在不同波段上的幅值形成一条可对目标进行分类的光谱曲线

高光谱图像中每个像元在不同波段上的幅值形成一条可对目标进行分类的光谱曲线

高光谱曲线:蓝色－水铝矿灰色－灰色干土壤，绿色－绿色植被高光谱遥感波段多。可见光和近红外光谱区内有几十甚至数百个波段，图像上每个像元的灰度值按照波长排列都可以得到一条光谱曲线，光谱分辨率高。成像光谱仪采样的间隔小，一般为10nm左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征，使得在光谱域内进行遥感定量分析和研究地物的化学成分成为可能。空间分辨率高。目前遥感卫星(300km)上实用成像光谱仪图像覆盖面积大，空间分辨率一般为10m左右，如果机载(3km)则物理空间分辨率在10cm左右遥感图像数据量大，这些数据往往存在着很强的相关性，这些相关性会引起信息的冗余，造成数据量的增大高光谱卫星资源美国eo1卫星（2000年发射）/eo1/中国环境一号卫星2008-9-6号发射光谱范围：450～950nm波段数：110～128空间分辨率100m幅宽50km侧摆能力±30°高光谱图像是三维图像立方体Band1XBand2BandnY高光谱图像数据量巨大,它同时具有很强的谱内相似性和谱间相似性，利用图像各点之间的空间相似性，进行各种编码来削减图像中的冗余性，达到图像压缩的目的。高光谱图像可以通过削减空间冗余和谱间冗余的方法来压缩数据。我国洞庭湖高光谱图像高光谱图像的研究意义不仅可以识别目标的颜色与形状，还可以识别目标的化学特性为模式识别等各种与图像处理有关的研究打开一片新的处女地目前在矿藏探测，环境、植物与农作物的监测等方面有很好的应用。分形Fractal引例：1967年，美“科学”杂志提出一个问题：“英国海岸线有多长？”分形创立者，Mandelbrot提出，海岸海的长度可以认为是不确定的，从高空飞机往下看，长度为x1；从低空飞机往下看，长度为x2；如果让一个小虫沿海岸爬行，测得长度为x3;如果用分子，原子来测量xn为天文数字

x1<x2<…<xn<…说明当对研究对象越贴，发现的细节就越多，但是在不同高度观察到的海岸线曲折、复杂程度又十分相近（自相似性）Mandelbrot认为用Kock曲线来模拟英国海岸线，比用折线精确得多Koch曲线：取长度为一个单位的线段开始尺度段数长度1/344/31/9(4)2(4/3)2.……(1/3)n(4)n(4/3)n精细下去，长度趋于无穷大分维=logN/log(1/r)=log4/log3=1.26>1(拓朴维）分形的定义（描述性）F具有精细结构，即它包含有任意小的细节F具有某种自相似的结构（精确，近似，统计）F的分维严格大小它的拓朴维存在对F的简单算法（低信息量）的描述，F可以由迭代产生两个重要定理不动点定理：设wi为压缩映射（w：X→

X，

d(w(x),w(y))≤c*d(x,y)任意x,y属于X其中0≤

c<1）

W(B)=∪wi(B)也是压缩映射，压缩因子也是c<1

W存在唯一不动点A使W(A)=A┞┞┞┞

w1w2,w3拼贴定理：设(X，d)是一个完备度量空间，给定集合L属于B(X)(X中有界闭集全体)和数ε>0，如果能选到一个压缩IFS,∪wi(L)使h(L,∪wi(L))≤ε则h(L,A)≤ε/(1-c)举例：用4块压缩小仿射枫叶覆盖大枫叶L，如果覆盖很好的话，它的IFS就会迭代逼近L的不动点（吸引子）形象地说记住(6*4）24个系数，就可以从任何初始图像，能过多次迭代生成枫叶分形图像压缩自然图像中的自相似区域Range块和Domain块的分割Range块是把图像分为互不重叠的小方块，而Domain块是将图像分为可以互相重叠的大方块DomainRange迭代RangeDomain编码和解码方框图原始图像图像分块恢复图像图像合并为每一块找到它的近似不变集IFS代码迭代生成不变集提取IFS代码恢复IFS代码存储或传输谢谢你的阅读知识就是财富丰富你的人生71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德