第35卷，第1期 2015年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
色彩再现的多光谱图像压缩
梁玮，曾平1,2*，罗雪梅"，王义峰，谢琨
1.西安电子科技大学计算机学院，陕西西安710071 2.西安石油大学计算机学院，陕西西安710065
Vol.35,No.1.pp276-281
January2015
摘要针对多光谱图像在色度高保真再现等领域的应用，为提高压缩效率，进一步存储传输，提出了WF 系列编码方法，设计了APWS_RA算法，进而提出了一种低复杂度、光照稳定性好且支持跨设备再现的WF_APWS_RA压缩算法。首先研究了现有的基于光谱均方误差的小波嵌人编码原理，提出了色感应失真准则和视觉特性矩阵W；同时，优化了APWS编码算法的码率分配，形成APWS_RA编码算法；最后，结合以上技术，以色度误差准则指导编码，对视觉加权后的多光谱图像数据进行aPWS_rA编码，命名为WF_APWS RA。WF_APWS_RA算法融合人眼视觉特性矩阵W，利用吸引力传播（AffinityPropagation）聚类挖掘加权图像的谱间元余，小波变换去除其空间元余，最后结合误差补偿机制和码率分配策略进行小波编码。实验表明，在相同比特率下，较现有低复杂度经典编码算法，WF系列编码方法能更有效地保留光谱中的色度信
息，APWS_RA算法的重建光谱误差最小，WF_APWS_RA算法的重建色度精度优势明显。关键词多光谱图像压缩；色度高保真再现；色感应失真准则；码率预分配；小波编码
中图分类号：TN911.7
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2015)01-0276-06
但其以损失重建光谱精度为代价，且光照稳定性较差，均无针对性编码方案；文献[6，7]分别通过WKLT、Labplus附加对角阵的形式，在去除谱间元余的同时兼顾光谱精度，最
多光谱图像由光谱成像系统获得，记录场景在特定照明下的感知器响应值。它在获得对象空间信息的同时获取其光谱信息，是一种结合二维空间信息和一维光谱特征的三维数据立方体。其像素值描述了对象在各频带的光谱反射特性，较传统色度图像可以更全面地反映场景的各种光学属性，因此多光谱图像不但一直广泛应用于遥感，亦逐步应用于纺织、医疗彩色成像、艺术品存档、高保真色彩再现等领域]。在这些新兴领域中常常需要高精度的颜色信息用于显示、再现以及质量控制，多光谱成像技术给予其很好的支撑。但是，由于多光谱图像数据量巨大，为高效存储和传输，须充分针对其应用和特性，进行有效压缩。
目前，针对多光谱色彩再现的压缩方法主要为降维法，如Labplus‘3」、LabPOR"]、LabRGBL等。算法基于物体的光谱反射率线性表示模型5，前三维表示物体特定照明下的可视色刺激值，其余通道用来描述同色异谱黑成分，系数值即可传递目标的实际物理值，可直接用于估计原始物体色。
收稿日期：2013-12-04，修订日期：2014-03-27
基金项目：国家"十二五"预研项目（513160702)资助
后结合JPEG2000编码，但是KLT计算复杂度较高且不具备扩展性。文献[1将多光谱数据分为RGB和残差两部分，分别编码，但与文献[7均存在不同光照下色稳定性较弱，且重建图像不利于跨设备一致再现的问题。文献[8将色度光谱聚类用于多光谱图像压缩，可以保证像素级光谱色度精度，但只能去除空间元余，且时间复杂度高，无具体编码算法。
针对现有色彩再现类多光谱图像压缩算法存在的色稳定
性不强、计算复杂度高等间题，研究了光谱和色度误差压缩编码原理，给出了一类针对色彩再现应用的WF系列编码方法：设计了时空复杂度较低的APWSRA算法，可有效降低光谱误差；在此基础上提出了一种具体的WF类方法之WF APWSRA编码算法。实验证明，在相同比特率下，较现有低复杂度经典编码算法，WF系列方法更能有效保留光谱中的色度信息，APWS_RA算法的重建光谱精度最高，WF APWS_RA算法的重建色度精度最具优势。
作者简介：梁玮，1985年生，西安电子科技大学计算机学院博士研究生
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