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小波变换在气象卫星云图压缩中的应用

方翔 王新

方翔, 王新. 小波变换在气象卫星云图压缩中的应用. 应用气象学报, 2010, 21(4): 423-432..
引用本文: 方翔, 王新. 小波变换在气象卫星云图压缩中的应用. 应用气象学报, 2010, 21(4): 423-432.
Fang Xiang, Wang Xin. The application of wavelet transform to satellite cloud image compression. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 423-432.
Citation: Fang Xiang, Wang Xin. The application of wavelet transform to satellite cloud image compression. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 423-432.

小波变换在气象卫星云图压缩中的应用

资助项目: 

国家高技术研究发展计划“多源卫星资料强对流监测与追踪方法研究 2006AA12Z106

The Application of Wavelet Transform to Satellite Cloud Image Compression

  • 摘要: 该文分析了卫星云图和自然图像在小波系数分布上的特征差异,提出了基于小波变换的气象卫星云图压缩方案。方案选择对卫星云图压缩效果较好的、具有双正交性的Odegard 9/7滤波器组对卫星云图进行五级小波分解和重构; 根据卫星云图小波分解系数相似性强、低频分量能量更为集中、分量系数层次衰减性明显的特点,使用改进后的零树编码算法对小波系数进行编码运算; 最后,采用高效的自适应算术编码对输出数据流进行了进一步的压缩。该方法对卫星云图的压缩效果要优于经典的嵌入式零树小波编码,在失真允许情况下,对红外云图的最大压缩比可达40:1,水汽云图达60:1, 可见光云图达35:1。
  • 图  1  原始图像灰度分布统计图

    Fig. 1  Gray scale statistics in original image

    图  2  五级小波分解的低频分量系数分布图

    Fig. 2  Low frequency component coefficient of five-step wavelet decomposed

    图  3  五级小波分解的水平分量系数分布

    Fig. 3  Horizontal component coefficient of five-step wavelet decomposed

    图  4  基于小波变换的卫星云图压缩方案结构框图

    Fig. 4  Flow chart of meteorological satellite cloud image compression method based on wavelet transform

    图  5  压缩比为30:1时恢复云图效果

    Fig. 5  Recovering cloud image at compression ratio of 30:1

    表  1  各滤波器组恢复图像质量比较

    Table  1  Comparison of the recovering image quality using different filters

    表  2  Antoninni和Odegard恢复云图质量比较

    Table  2  Comparison of Antoninni and Odegard recovering image

    表  3  EZW算法和本文算法压缩效果(峰值信噪比)比较

    Table  3  Comparison between EZWmethod and the method in this paper

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-10
  • 修回日期:  2010-05-28
  • 刊出日期:  2010-08-31

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