專利名稱：對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行壓縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法，更具體地，涉及一種在(特別是低軌道上的)衛(wèi)星上使用的、用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法。
背景技術(shù)：
旨在獲得地球的系統(tǒng)圖像的地球觀測衛(wèi)星(特別是低軌道中的衛(wèi)星)能夠在相對較短的時間間隔內(nèi)捕獲大量的以及各種的圖像。這些各種圖像尤其地是由這些衛(wèi)星在其繞軌道運行期間在地球的各個區(qū)域(尤其是海洋、沙漠、城市、森林、極地等)上飛躍這一事實而得到的。存在旨在僅捕獲一種特定類型的區(qū)域、安裝在衛(wèi)星上的裝置，例如安裝在 ENVISAT衛(wèi)星上的MERIS裝置，其旨在測量海洋顏色。向衛(wèi)星提供用于確定時段的單元是已知的，在該時段期間，由衛(wèi)星攜帶的、用于捕獲數(shù)據(jù)(尤其是圖像)的每個裝置不必捕獲圖像，這是因為所飛躍的區(qū)域不與該裝置的預(yù)期目標(biāo)相對應(yīng)。這進(jìn)一步能夠限制帶寬并且不會不必要地使用資源。對于每個裝置而言，通常由不被觀測的區(qū)域的坐標(biāo)來定義這些非觀測時段。根據(jù)裝置的預(yù)期目標(biāo)，這些被排除的區(qū)域可以是海洋、森林、城市、極地等。此外， 對于在可見頻譜中操作的裝置，這些被排除的區(qū)域還可以包括處于夜間的區(qū)域。這是因為， 在其繞軌道運行的一部分期間，衛(wèi)星飛躍的區(qū)域處于夜間并且不被圖像捕獲所關(guān)注。因此，在已知的方法中用于識別所飛躍的地理區(qū)域的單元確定是否執(zhí)行對所飛躍區(qū)域的圖像捕獲；如果識別單元已經(jīng)確定應(yīng)當(dāng)捕獲該飛躍區(qū)域的圖像，則執(zhí)行對該區(qū)域的圖像捕獲；由圖像壓縮單元壓縮該圖像；將該壓縮圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備。用于識別所飛躍的地理區(qū)域的單元能夠排除地球的某些數(shù)量的地理區(qū)域。排除地球的某些地理區(qū)域的技術(shù)形成了限制用于地面發(fā)送裝置所捕獲的數(shù)據(jù)的必要帶寬的策略的組成部分。對帶寬的這種限制還通過如下方式來獲得在將實際捕獲圖像傳輸?shù)降孛嬷埃瑢@些圖像進(jìn)行壓縮。對圖像的這種壓縮可以通過多種壓縮算法(尤其是JPEG、 JPEG2000類型等的算法)來獲得。本發(fā)明人已經(jīng)確定這些已知方法的缺點一方面在于，即使地球的某些區(qū)域可能是所關(guān)注的，但是這些區(qū)域卻完全被忽略了這一事實，并且另一方面在于，壓縮算法并不適合于所捕獲的圖像這一事實。例如，對于海洋就是這種情況，通常從用于觀測人類活動區(qū)域的協(xié)議中移除海洋，即使這些區(qū)域的圖像可能揭示相關(guān)的以及有用的數(shù)據(jù)(例如船只、石油平臺等)也是如此。此外，對將要被排除的區(qū)域進(jìn)行定義是一項相對復(fù)雜的任務(wù)，尤其是對于低軌道中的衛(wèi)星，考慮到其涉及衛(wèi)星軌道、地球旋轉(zhuǎn)等就更是如此。此外，除非將氣象數(shù)據(jù)不斷地傳輸?shù)叫l(wèi)星，否則氣象狀況對于衛(wèi)星將不是已知的，使得裝置很有可能捕獲并發(fā)送不被關(guān)注的模糊圖像。此外，由已知壓縮方法提供的圖像壓縮的質(zhì)量取決于將被壓縮的圖像的類型。尤其是，本發(fā)明人已經(jīng)確定在壓縮大城市的圖像方面有效的算法并不適合于壓縮熱帶森林的圖像。US 6031939描述了一種用于采用自動選擇壓縮條件來優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)的壓縮的方法。在該方法中，相對于將被壓縮的圖像或者測試圖像來評估多個壓縮算法，并且在對每個算法進(jìn)行評估之后，根據(jù)用戶選擇的、表示用戶目標(biāo)的參數(shù)來自動地確定將使用的算法?？梢詫⒏鞣N算法應(yīng)用于同一圖像的不同部分。類似地，出版物“An adaptive technique to maximize losslessimage data compression of satellite images，，XP004011783 描述了用于對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行無損耗壓縮的技術(shù)，該技術(shù)僅基于對圖像的技術(shù)參數(shù)(熵、紋理、模式的規(guī)律性等)的分析。根據(jù)圖像各個區(qū)域的不同的熵，應(yīng)用不同的編碼技術(shù)。這些方法的壓縮性能仍然受到只執(zhí)行圖像的純技術(shù)分析(亮度、紋理、對比度等)這一事實的限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，存在著提供一種用于對地球觀測圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法的真正需求，該方法可以允許地球的任何區(qū)域的圖像捕獲以及適合于所觀測的目標(biāo)的類型的圖像縮減，其目標(biāo)是獲得能夠進(jìn)一步減少帶寬的傳輸，也就是說，該方法在壓縮方面具有優(yōu)秀的性能。本發(fā)明的又一個目的是提供一種與空間系統(tǒng)的板上集成物相兼容的方法，具體地，該方法是簡單的，并可以由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字處理資源快速采用。本發(fā)明的一個目的是提供一種在衛(wèi)星上使用的、用于對地球觀測圖像進(jìn)行捕獲、 縮減以及發(fā)送的方法，在具有相同量的發(fā)送信息的情況下，該方法允許對帶寬進(jìn)行減少使用。本發(fā)明的又一個目的是提供一種在衛(wèi)星上采用的方法，與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比， 在具有相同帶寬的情況下，該方法可以發(fā)送更多的信息。本發(fā)明的又一目的是提供一種用于對地球觀測圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法，該方法適合于衛(wèi)星所飛躍的區(qū)域。本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，該方法的壓縮步驟根據(jù)衛(wèi)星所捕獲的每個圖像來實現(xiàn)特定的壓縮方法。本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，該方法排除了實施該方法的衛(wèi)星具有特定白天/夜間程序的需要，其中特定白天/夜間程序阻止在夜間進(jìn)行成像。本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，該方法排除了實施該方法的衛(wèi)星具有用于分析天氣預(yù)報以確定云層是否有可能妨礙成像的特定程序的需要。為此，本發(fā)明涉及一種用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法，其中，系統(tǒng)地進(jìn)行由該衛(wèi)星攜帶的裝置捕獲圖像；由圖像預(yù)處理步驟處理該圖像，圖像預(yù)處理步驟適合于提供預(yù)處理后的圖像以及被稱為圖像特征值的、表示圖像內(nèi)容的至少一個值，預(yù)處理步驟包括識別捕獲圖像中的預(yù)定自然物體的步驟以及用標(biāo)準(zhǔn)化物體替代這些自然物體的后續(xù)步驟；將所述特征值與值表進(jìn)行比較，該值表中的每個值與一壓縮算法相關(guān)聯(lián)；由壓縮單元使用與所述特征值相對應(yīng)的壓縮算法，以壓縮所述預(yù)處理后的圖像； 由發(fā)送單元將所述壓縮圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法允許衛(wèi)星所攜帶的各種類型的光學(xué)裝置對所飛躍地區(qū)執(zhí)行系統(tǒng)性的捕獲，而不會使得用于向遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送圖像的帶寬過載。此外，采用根據(jù)本發(fā)明的方法，不必在捕獲圖像之前確定是否要對正在飛躍的區(qū)域執(zhí)行捕獲。具體地，根據(jù)本發(fā)明的方法評估觀測裝置所捕獲的每一個圖像的圖像特征值。該值可以表示圖像的頻譜、圖像的對比度、圖像的亮度或者圖像的紋理，并且通?？梢杂筛鞣N類型的圖像處理算法來定義該值。 然后將該特征值與預(yù)定的特征值的表進(jìn)行比較。這些預(yù)定值與可以由該裝置捕獲的各種類型的圖像相對應(yīng)。例如，某些特征值與完全被云的存在所遮蓋的圖像相對應(yīng)，其它特征值與海洋圖像相對應(yīng)，而其它特征值與沙漠圖像相對應(yīng)等等。這些預(yù)定特征值根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行定義，并存儲在安裝在衛(wèi)星上的存儲器內(nèi)。因此，獨立于每個所捕獲的圖像并在任何圖像捕獲之前來建立并存儲值表。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法將每個特征值與特定的、尤其適合于正被處理的圖像類型的壓縮算法進(jìn)行關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠優(yōu)化資源的使用，并定義用于減少發(fā)送至地面的數(shù)據(jù)量的全局策略。根據(jù)本發(fā)明的方法超出了簡單的圖像壓縮的范圍。具體地，根據(jù)本發(fā)明的方法在將圖像發(fā)送到地面之前對該圖像進(jìn)行縮減。這種圖像縮減包括處理圖像的步驟，在全文中被稱為預(yù)處理步驟；以及對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行壓縮的步驟。這種初始的處理能夠提供被稱為預(yù)處理后的圖像的圖像。該步驟可以包括對圖像進(jìn)行空間濾波、對圖像進(jìn)行閾值化、 對圖像的一部分進(jìn)行抑制、以及通常以為了抑制對于人理解圖像而言不需要的數(shù)據(jù)而對圖像進(jìn)行的任何處理。具體地，有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括對于每個圖像，(尤其是通過識別地貌的預(yù)定形狀和/或紋理等)識別圖像中的預(yù)定自然物體(被稱為原始物體)的步驟；以及用替代物體來替代這些原始物體的后續(xù)步驟。這些替代物體可以是預(yù)定物體或者根據(jù)原始物體而確定的物體。有利地，在對圖像進(jìn)行預(yù)處理的步驟期間執(zhí)行這些步驟。因此，預(yù)處理步驟包括識別圖像中的地貌的特定原始物體。例如，這些原始物體是云、森林區(qū)域、海濱、池塘、建筑物、 草地、白雪覆蓋的地區(qū)、公路、林間小路等。然后，預(yù)處理步驟例如有利地用每個檢測出的原始物體的一個或多個像素特征來替代該所識別的原始物體。該預(yù)處理步驟可以是特定于觀測的預(yù)期目標(biāo)的。具體地，如果所捕獲的并經(jīng)過預(yù)處理的圖像旨在僅揭示綠色空間，那么預(yù)處理步驟然后可以嘗試只檢測(尤其是通過物體的特定形狀和/或紋理)不是綠色空間的物體(池塘、海濱等)，并用具有特征顏色(均勻區(qū)域)的一個或多個像素來替代這些物體中的每一個。從而，與替代之前相比，可以用更少的字節(jié)對這些區(qū)域進(jìn)行編碼，而為了觀測的預(yù)期目標(biāo)不會降低圖像的質(zhì)量。根據(jù)另一變形，替代可以包括用于預(yù)定的圖像來替代所檢測的物體。例如，用預(yù)定的海濱圖像來替代每個所檢測的海濱，使得保留圖像的視覺印象。從而，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，有利地，從預(yù)定圖像和均勻區(qū)域中選擇所述標(biāo)準(zhǔn)化物體。該替代步驟能夠大大降低用于編碼圖像所需要的字節(jié)數(shù)量和/或提高未被替代要素的質(zhì)量。這是因為，在整個圖像具有相同數(shù)量的字節(jié)的情況下，因為被替代的區(qū)域需要更少的字節(jié)，所以可以對未被替代區(qū)域進(jìn)行更精細(xì)地編碼。根據(jù)本發(fā)明的方法包括對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行壓縮的后續(xù)步驟。壓縮算法可以是各種類型的，并且可以根據(jù)成像的預(yù)期目標(biāo)而被確定?？梢源_定壓縮算法，使得實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的衛(wèi)星每單位時間所發(fā)送的數(shù)據(jù)量在預(yù)定范圍內(nèi)變化。也可以確定算法，使得實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的衛(wèi)星所發(fā)送的平均數(shù)據(jù)速率是恒定的。有利地并根據(jù)本發(fā)明，至少一個算法(尤其是與特征值相對應(yīng)的每個算法)是心理視覺壓縮算法。心理視覺類型的壓縮(也就是說，只保持對人類理解圖像有用的信息的壓縮)是特別有效的，因為其不僅提供能夠大大減少將被發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備的數(shù)據(jù)量的壓縮功能，還在例如云層和海洋圖像下，提供對所捕獲的圖像進(jìn)行處理的附加功能。在相關(guān)情況下，如果衛(wèi)星捕獲了由厚厚的云層所遮擋的圖像，則心理視覺類型的壓縮算法能夠獲得很強(qiáng)的圖像壓縮，而不需要特定的過程。類似地，心理視覺類型的壓縮消除了根據(jù)本發(fā)明的裝置具有特定白天/夜間程序(其在夜間阻止成像)的需要。這是因為心理視覺類型的壓縮模塊對在夜間獲得的區(qū)域圖像進(jìn)行了強(qiáng)烈的壓縮。如果圖像的特征值揭示其是海洋區(qū)域圖像，則所選擇的壓縮算法對該圖像進(jìn)行強(qiáng)烈的壓縮，同時保持足夠的信息以供用戶識別其是海洋區(qū)域。此外，心理視覺壓縮算法僅僅消除了不必要的信息，使得如果圖像包含船只，則壓縮算法保留該船只。根據(jù)本發(fā)明的方法調(diào)適壓縮級別和壓縮類型以適合所捕獲的圖像類型。壓縮因子 (定義為相對于初始數(shù)據(jù)容量的容量增益)可以根據(jù)所捕獲的圖像變化很大。具體地，對于城市區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明，壓縮因子以0. 15為量級，而對于云區(qū)域，其以0. 95為量級。低軌道中的衛(wèi)星(其獲得所飛躍地區(qū)的系統(tǒng)圖像)采用根據(jù)本發(fā)明的捕獲、壓縮和發(fā)送方法可以將被發(fā)送至地面的數(shù)據(jù)量平均每軌道降低多于50%。本發(fā)明人已經(jīng)觀察到，低軌道中的、獲得系統(tǒng)圖像并實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的衛(wèi)星所發(fā)送的數(shù)據(jù)量是以低軌道中獲得選擇性圖像的衛(wèi)星所發(fā)送的數(shù)據(jù)量為量級的，盡管考慮到對衛(wèi)星的整個軌道進(jìn)行成像所發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含的信息量是大得多的。從而，與實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)方法的衛(wèi)星相比，在具有相同帶寬的情況下，實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的衛(wèi)星提供的有用信息要多得多。與實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)方法的衛(wèi)星相比，在發(fā)送至地面的信息量相同的情況下，實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的衛(wèi)星使用的帶寬更少。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合于旨在獲得整個地球的圖像的裝置。表示圖像內(nèi)容的圖像特征值可以是各種類型的。有利地并根據(jù)本發(fā)明，圖像特征值表示以下特征中的一個圖像的紋理；圖像的空間頻率功率；圖像的平均亮度；圖像的平均對比度；圖像的主要色彩；圖像色彩的均勻度；圖像的復(fù)雜度；圖像的熵。根據(jù)本發(fā)明的變形，圖像特征值可以取決于上文提到的一個或多個特征。應(yīng)當(dāng)注意的是，以優(yōu)化壓縮為目的，根據(jù)本發(fā)明的方法通過在所捕獲的圖像中檢測從以下項中選擇的自然物體，相對于特定于應(yīng)用(即，陸地地貌觀測)的語義參數(shù)，能夠 (通過預(yù)處理步驟)對圖像內(nèi)容進(jìn)行分析水域(海洋、湖泊、河流等)；白雪覆蓋的表面； 冰川 ’云；均勻的沙漠區(qū)域(沙丘等)；均勻的植被區(qū)域(森林、耕地等)；以及通常允許采用有利的機(jī)制(替代步驟)以提高圖像的壓縮因子并增強(qiáng)壓縮性能的任何特定自然要素。有利地并根據(jù)本發(fā)明，從包括以下各項的組中選擇壓縮算法DCT壓縮(離散余弦變換)；小波變換壓縮；分形壓縮。有利地并根據(jù)本發(fā)明，對于每個圖像，圖像處理單元適合于處理在該圖像之前捕獲的圖像序列，使得該圖像的所述特征值取決于該圖像以及該先前捕獲的圖像序列。從而，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅可以根據(jù)圖像的本質(zhì)內(nèi)容，而且可以根據(jù)在該圖像之前捕獲的圖像的內(nèi)容，來確定該圖像的特征值。具體地，如果相繼的圖像在內(nèi)容方面接近，則不必保留后續(xù)圖像的全部內(nèi)容。從而，如果在處理圖像期間發(fā)現(xiàn)先前捕獲的圖像具有與該圖像類似的內(nèi)容(當(dāng)在相對均勻的大區(qū)域上飛行時就是這種情況)，預(yù)處理后的圖像可以只包含與先前圖像不同的要素以及對于原始圖像是先前圖像與這些附加要素之和的指示。本發(fā)明還涉及一種用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的裝置， 其包括用于對圖像進(jìn)行系統(tǒng)捕獲的單元；用于對每個所捕獲的圖像進(jìn)行處理的單元，其適合于提供預(yù)處理后的圖像以及表示圖像內(nèi)容的至少一個圖像特征值，進(jìn)行處理的單元適合于識別所捕獲的圖像中的預(yù)定自然物體，并用標(biāo)準(zhǔn)化物體來替代這些自然物體；用于將每個特征值與值表進(jìn)行比較的單元，其中，值表中的每個值與特定的壓縮算法相關(guān)聯(lián)；用于對每個預(yù)處理后的圖像進(jìn)行壓縮的單元，其實現(xiàn)與該圖像的特征值相對應(yīng)的壓縮算法；用于將壓縮圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備的單元。有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置中的圖像捕獲單元是配備有CXD傳感器的光學(xué)攝像機(jī)。有利地，處理單元是與微處理器相關(guān)聯(lián)的數(shù)字單元。有利地，比較單元是與用于存儲值對照表的單元相關(guān)聯(lián)的數(shù)字單元，這種存儲是本地的或遠(yuǎn)程的。有利地，壓縮單元是與微處理器相關(guān)聯(lián)的數(shù)字單元。有利地，發(fā)送單元是用于在衛(wèi)星和地球之間發(fā)送數(shù)據(jù)的射頻單元。有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，并且有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法由根據(jù)本發(fā)明的裝置來執(zhí)行。本發(fā)明還涉及一種用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的方法， 并涉及一種執(zhí)行這種方法的裝置，其特征在于上文或下文提到的一些特征或其組合。


閱讀下面的描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將變得很清楚，下面的描述只是通過非限制性的例子給出并且參考附圖，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明用于對衛(wèi)星圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的方法的示意流程圖；圖加是城市區(qū)域的圖像的示意圖，并且圖2b是由根據(jù)本發(fā)明的方法處理后的相同圖像的示意圖。
具體實施例方式如圖1中所示的，根據(jù)本發(fā)明的用于對衛(wèi)星圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的方法包括圖像捕獲的第一步驟101，其中，由裝置來捕獲圖像。根據(jù)本發(fā)明的方法包括處理該圖像的后續(xù)步驟102，其為了提供被稱為圖像的特征值的、表示該圖像的內(nèi)容的值。該特征值可以是各種類型的。對于每個圖像，該特征值可以與圖像的紋理、圖像的空間頻率功率、圖像的平均亮度、圖像的平均對比度、圖像的主要色彩、圖像色彩的均勻度、圖像的復(fù)雜度、圖像的熵或者這些參數(shù)中的兩個或多個的函數(shù)相對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以將圖像劃分成多個子圖像，并且可以為這些子圖像中的每個子圖像計算圖像特征值。該處理步驟102能夠提供預(yù)處理后的圖像。該預(yù)處理可以包括對圖像進(jìn)行空間濾波、對圖像進(jìn)行閾值化、對圖像中的某些物體進(jìn)行抑制以及通常有助于減少被發(fā)送到地面的數(shù)據(jù)量而不損失對于人有用的信息的特定處理操作。圖加和圖2b分別給出了安裝在衛(wèi)星上的裝置所捕獲的圖像以及根據(jù)本發(fā)明的方法所處理的相同圖像的例子。圖加是埃菲爾鐵塔的視圖，在該圖上，除了埃菲爾鐵塔以外，還可以看到云2、塞納河的一部分3、森林區(qū)域4、5、6以及草地7。圖2b給出了相同的視圖，在根據(jù)本發(fā)明的方法的預(yù)處理步驟102期間已經(jīng)對圖像進(jìn)行了預(yù)處理?？梢钥吹揭呀?jīng)檢測到了云2，并用均勻的白色區(qū)域22來替代云2。類似地， 已經(jīng)檢測到塞納河的一部分3并用均勻的區(qū)域33來替代塞納河的一部分3。已經(jīng)檢測到了森林區(qū)域4、5、6，并用區(qū)域44、55、66(其也是均勻的)來替代森林區(qū)域4、5、6。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠識別自然物體，并用標(biāo)準(zhǔn)化物體(均勻區(qū)域22、33、44、55、66、77)來替代這些自然物體，使得存儲圖2b中的圖像所需要的數(shù)據(jù)量比存儲圖加中的圖像所需要的數(shù)據(jù)量少得多。此外，在圖2b中保留了圖加中的相關(guān)數(shù)據(jù)。通常，預(yù)處理步驟102能夠(具體地通過地貌的特定形狀和/或紋理)識別圖像中的物體?？梢愿鶕?jù)能夠識別物體的、用于基于相關(guān)參數(shù)來(自動或手動(采用人為干預(yù))) 識別圖像中的物體的方法來執(zhí)行這種識別，以識別物體。例如，這些物體可以是云、森林區(qū)域、海濱、池塘、建筑物、草地、白雪覆蓋的區(qū)域、公路、林間小路等。然后有利地，該預(yù)處理步驟用預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)化物體，尤其是用預(yù)定圖像或預(yù)定均勻區(qū)域(其可以與所檢測到的自然物體的均勻表示相對應(yīng)，或者與被刪除的圖像的區(qū)域(物體被抑制了)相對應(yīng))來替代每個所檢測到的物體。例如，用預(yù)定云的圖像來替代圖像加中所檢測到的每個云2，使得圖像 2b的視覺印象基本上與圖像加相同，但是卻大大降低了在大容量介質(zhì)上存儲圖像所需要的字節(jié)量。根據(jù)本發(fā)明的方法包括將步驟102中所計算出的特征值與被稱為對照表的值表進(jìn)行比較的后續(xù)步驟103，對照表中的每個要素與一特定的壓縮算法相關(guān)聯(lián)。圖像特征值的目的或圖像特征值的功能是對圖像的類型進(jìn)行特征化，以對壓縮進(jìn)行調(diào)適以適應(yīng)該圖像。 一特定的算法與對照表中的每個值相關(guān)聯(lián)。對照表可以包括大量相互不同的算法。此外， 不同的值可以與相同的算法相關(guān)聯(lián)，其中，例如，只是算法的參數(shù)(例如壓縮因子)將針對這些值的算法彼此區(qū)分開。例如，對照表定義多個值范圍，每個范圍與一壓縮算法相關(guān)聯(lián)。從而，如果步驟102 中所計算出的特征值屬于給定的值范圍，則步驟104中所使用的壓縮算法是與圖像特征值所屬的該值范圍相關(guān)聯(lián)的算法。根據(jù)本發(fā)明的方法包括由所選定的、與步驟102中確定的特征值相對應(yīng)的壓縮算法來壓縮預(yù)處理后的圖像的后續(xù)步驟104。所使用的算法可以是各種已知類型的。但是， 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，步驟103中指定的算法是心理視覺類型的壓縮算法。例如，對于給定的特征值，這種算法是名為“JPEG 2000”的算法。根據(jù)本發(fā)明的方法包括將步驟104中壓縮的圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備的后續(xù)步驟105。例如，這種圖像接收設(shè)備是地面接收機(jī)站。根據(jù)本發(fā)明，可以由全部已知單元來執(zhí)行圖像捕獲。優(yōu)選地由與微處理器相關(guān)聯(lián)的數(shù)字單元來執(zhí)行對所捕獲的圖像的處理。具體地，這種處理包括對圖像進(jìn)行分析以從中提取表示該圖像的至少一個圖像特征值。圖像特征值可以與圖像的紋理、圖像的空間頻率功率、圖像的平均亮度、圖像的平均對比度、圖像的主要色彩、圖像色彩的均勻度、圖像的復(fù)雜度等相對應(yīng)。壓縮算法可以是DCT、小波變換、分形壓縮算法等。這些算法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，在本文不詳細(xì)描述。本發(fā)明擴(kuò)展到執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。用于對衛(wèi)星圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的這種裝置包括用于對圖像進(jìn)行系統(tǒng)捕獲的單元；用于對每個圖像進(jìn)行處理的單元，該單元適合于提供預(yù)處理后的圖像以及被稱為圖像特征值的、表示圖像內(nèi)容的至少一個數(shù)字值；用于將每個特征值與值表進(jìn)行比較的單元，值表中的每個值與特定的圖像壓縮算法相關(guān)聯(lián)；用于對每個預(yù)處理后的圖像進(jìn)行壓縮的單元，該單元實現(xiàn)與圖像特征值相對應(yīng)的壓縮算法；以及用于將圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備的單元。圖像捕獲單元可以是各種類型的。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這些捕獲單元是由衛(wèi)星攜帶的、并適合于獲取陸地表面的圖像的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。根據(jù)優(yōu)選的實施例，用于進(jìn)行預(yù)處理、圖像處理以及圖像壓縮的單元是由軟件單元實現(xiàn)的。圖像發(fā)送單元對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，在本文不詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的裝置執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，并且根據(jù)本發(fā)明的方法有利地由根據(jù)本發(fā)明的裝置來執(zhí)行。本發(fā)明不限于所描述的實施例。具體地，根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括在圖像預(yù)處理步驟期間對檢測到的自然要素進(jìn)行的各種類型的替代。此外，用于檢測這些自然要素的單元可以是各種類型的，具體取決于要素的形狀、要素的色彩、要素的紋理、要素的頻率功率、要素的對比度、要素的主要色彩、要素色彩的均勻度、要素的復(fù)雜度等。
權(quán)利要求
1.一種用于對地球觀測衛(wèi)星的圖像進(jìn)行捕獲、縮減以及發(fā)送的方法，其中系統(tǒng)地進(jìn)行以下步驟(101)由衛(wèi)星所攜帶的裝置捕獲被稱為捕獲圖像的圖像；(102)通過圖像預(yù)處理步驟對所述捕獲圖像進(jìn)行處理，所述圖像預(yù)處理步驟適合于提供預(yù)處理后的圖像以及被稱為所述捕獲圖像的特征值的、表示所述圖像內(nèi)容的至少一個值，所述預(yù)處理步驟包括識別所述捕獲圖像中的預(yù)定自然物體的步驟以及用標(biāo)準(zhǔn)化物體來替代所述自然物體的后續(xù)步驟；(103)將所述特征值與值表進(jìn)行比較，所述值表中的每個值與一壓縮算法相關(guān)聯(lián)；(104)采用與所述特征值相對應(yīng)的所述壓縮算法，以便對所述預(yù)處理后的圖像進(jìn)行壓縮，以提供壓縮圖像；(105)由發(fā)送單元將所述壓縮圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)化物體是從預(yù)定的圖像以及均勻的區(qū)域中選擇的。
3.如權(quán)利要求1和2中的一項所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)化物體是從以下項中選擇的水域(海洋、湖泊、河流等)； 白雪覆蓋的表面； 冰川； 云；均勻的沙漠區(qū)域(沙丘等)； 均勻的植被區(qū)域(森林、耕地等)。
4.如權(quán)利要求1至3中的一項所述的方法，其中，針對所述捕獲圖像，所述圖像預(yù)處理步驟適合于對在所述捕獲圖像之前捕獲的圖像序列進(jìn)行預(yù)處理，以使得所述捕獲圖像的所述特征值取決于所述捕獲圖像以及在所述捕獲圖像之前捕獲的所述圖像序列。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項所述的方法，其中，至少一個所述壓縮算法是心理視覺壓縮算法。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，每個所述壓縮算法是心理視覺壓縮算法。
7.如權(quán)利要求1至6中的一項所述的方法，其中，所述圖像的所述特征值是從包括以下項的組中選擇的所述捕獲圖像的紋理、所述捕獲圖像的空間頻率功率、所述捕獲圖像的平均亮度、所述捕獲圖像的平均對比度、所述捕獲圖像的主要色彩、所述捕獲圖像的色彩的均勻度、所述捕獲圖像的復(fù)雜度以及圖像的熵。
8.如權(quán)利要求1至7中的一項所述的方法，其中，與所述特征值相對應(yīng)的壓縮算法是從包括以下算法的組中選擇的DCT類型的算法、小波變換算法以及分形算法。
9.一種用于對衛(wèi)星圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的裝置，其包括 用于對圖像進(jìn)行系統(tǒng)性捕獲的單元；用于對每個捕獲圖像進(jìn)行處理的單元，其適合于提供預(yù)處理后的圖像以及表示圖像內(nèi)容的至少一個圖像特征值，所述用于進(jìn)行處理的單元適合于識別所述捕獲圖像中的預(yù)定自然物體并且用標(biāo)準(zhǔn)化物體來替代這些自然物體；用于將每個特征值與值表進(jìn)行比較的單元，所述值表中的每個值與一特定壓縮算法相關(guān)聯(lián)；用于對每個圖像進(jìn)行壓縮的單元，其實現(xiàn)與所述圖像特征值相對應(yīng)的壓縮算法； 用于將所述圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備的單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對衛(wèi)星圖像進(jìn)行捕獲、壓縮以及發(fā)送的方法，其特征在于以系統(tǒng)性的方式進(jìn)行對圖像進(jìn)行捕獲(101)；由圖像預(yù)處理步驟對所述圖像進(jìn)行處理(102)，所述預(yù)處理步驟提供圖像的特征值，并通過識別捕獲圖像中的預(yù)定自然物體并用標(biāo)準(zhǔn)物體來替代所述自然物體的方式來提供預(yù)處理后的圖像；將所述特征值與值表進(jìn)行比較(103)，所述值表中的每個值與一壓縮算法相關(guān)聯(lián)；由用于壓縮所述圖像的壓縮單元來實現(xiàn)(104)與所述特征值相對應(yīng)的壓縮算法；由發(fā)送單元將所述壓縮圖像發(fā)送(105)到遠(yuǎn)程圖像接收設(shè)備。
文檔編號H04N7/26GK102204252SQ200980141980
公開日2011年9月28日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者J-J·法維耶, J-P·安蒂基迪斯 申請人:法國國家太空研究中心