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深空通信中的若干关键技术研究

作　者: 周有喜
导　师: 吴成柯
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 深空通信图像编码码率控制传输协议
分类号: TN927
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文系统地介绍了作者近年来在深空通信领域中的图像编码和传输协议关键技术的研究工作和成果，重点对当前流行的内嵌小波图像编码技术进行了细致的理论分析和算法研究，以及深空通信骨干网络传输协议的研究。论文研究了JPEG2000标准的核心算法EBCOT，总结了率失真优化码块比特平面编码的一般特点和框架。针对标准中的比特平面提升感兴趣区域(ROI)算法的不足，提出了基于率失真斜率提升的ROI算法，其性能优于原算法，并保证码流与标准完全兼容，结合MaxShift算法可实现任意形状ROI编码。文中提出的利用帧间推扫特性结合ROI技术干涉多光谱图像差值序列编码算法在低复杂度前提下，理想实现了LASIS多光谱图像的高质量8倍压缩。基于色散型多光谱图像特点的分析，提出了一种新的基于部分3D-SPIHT多光谱图像压缩算法。首先在谱间采用两种小波基相结合的三维离散小波变换，去除多光谱图像在空间和谱间的冗余信息，减少恢复光谱的误差值，再采用部分3D-SPIHT依据比特平面层中重要系数的统计概率自适应的进行3种编码模式的选择，提高了编码效率。在深空通信骨干网络传输协议上，分析了相应的长时延、高误码率、非对称带宽和间歇性连接等因素造成的难点，研究了各种不同方案的优缺点，提出了一种改进的TP-Planet算法，采用延时SNACK模块提高传输协议在非对称带宽下的网络性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-27
  1.1 引言  9-23
    1.1.1 深空通信关键技术研究进展  9-13
    1.1.2 图像编码技术的研究进展  13-16
    1.1.3 图像数据压缩标准概况  16-17
    1.1.4 航天光谱图像压缩编码技术进展  17-21
    1.1.5 深空通信网络传输协议研究进展  21-23
  1.2 本文的研究内容及主要贡献  23-24
  1.3 本文的研究内容  24-27
第二章 JPEG2000编码及其关键技术  27-37
  2.1 引言  27-28
  2.2 JPEG2000编码系统  28-30
  2.3 JPEG2000关键技术  30-36
    2.3.1 码块比特平面编码  30-32
    2.3.2 率失真优化截取与码流组织  32-36
  2.4 小结  36-37
第三章自适应任意形状ROI编码  37-51
  3.1 引言  37-38
  3.2 感兴趣区模板  38-41
    3.2.1 小波变换与感兴趣区模板  38-39
    3.2.2 矩形ROI模板的快速计算  39-41
  3.3 ROI的误差计算  41-43
  3.4 比特平面提升的ROI编码  43-45
    3.4.1 比特平面提升算法  43-44
    3.4.2 ROI恢复图像的质量评价  44-45
  3.5 率失真斜率提升的ROI编码  45-47
    3.5.1 算法原理  45-47
    3.5.2 试验结果  47
  3.6 任意形状ROI编码的实现  47-48
  3.7 试验与分析  48-49
  3.8 小结  49-51
第四章大孔径静态干涉光谱图像压缩编码  51-63
  4.1 引言  51
  4.2 成像光谱技术原理  51-56
    4.2.1 傅立叶变换光谱原理  51-52
    4.2.2 傅立叶变换光谱特点  52-53
    4.2.3 干涉成像光谱技术  53-54
    4.2.4 大孔径静态干涉成像光谱原理及成像特点分析  54-56
  4.3 自适应率失真ROI算法的实现  56-58
    4.3.1 干涉多光谱图像成像原理与小波分解结构  56
    4.3.2 率失真优化截取  56-57
    4.3.3 自适应失真跟踪ROI编码  57-58
  4.4 试验与分析  58-61
  4.5 小结  61-63
第五章色散型多光谱图像压缩编码  63-71
  5.1 引言  63-64
  5.2 色散型多光谱成像原理及特点分析  64-65
  5.3 高效PARTIAL 3D-SPIHT压缩编码  65-67
    5.3.1 改进三维小波变换  65-66
    5.3.2 Partial 3D-SPIHT算法  66-67
  5.4 试验与分析  67-68
  5.5 小结  68-71
第六章深空通信网络传输协议研究  71-83
  6.1 引言  71-72
  6.2 网络传输协议面临的问题  72-73
  6.3 网络传输协议的改进  73-76
    6.3.1 长时延  73-74
    6.3.2 高误码率  74-75
    6.3.3 非对称带宽  75-76
    6.3.4 间歇性连接  76
  6.4 典型传输协议分析  76-78
    6.4.1 行星卫星网络  76-77
    6.4.2 星际骨干网络  77-78
  6.5 I-TP-PLANET协议  78-79
  6.6 试验与分析  79-81
  6.7 小结  81-83
第七章结束语  83-85
参考文献  85-91
攻读博士学位期间已发表的论文  91-92
攻读博士学位期间参加的科研项目  92-93
致谢  93

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