[发明专利]傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩方法及系统

说明书

本发明提供了一种傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩方法及系统，包括：步骤S1：在轨对干涉图，进行复数有限长单位冲击响应带通滤波，并同步进行降采样；步骤S2：对降采样后的复数干涉图进行分段比特截位；步骤S3：对截位后的干涉图进行打包下传到地面；步骤S4：在地面对收到的压缩数据进行解析，对干涉图进行相位调制；步骤S5：计算复数光谱图并对应至实际光谱通道，获取傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩结果信息。本发明中的星上数据无损压缩的方法，通过在星上对干涉图进行带通滤波、降采样以及比特截位，有效降低了傅里叶变换光谱仪的数据量，通过地面进行干涉图相位调制和光谱对应，还原光谱信息。

技术领域

本发明涉及遥感数据处理技术领域，具体地，涉及一种傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩方法及系统。

背景技术

傅里叶变换光谱仪具有光谱通道多、易实现高光谱分辨率、易实现高信噪比等特点，可以用于精细光谱探测与成像，星载傅里叶变换光谱仪可用于测量地表或大气在不同光谱通道的辐射值，获取空间二维以及光谱一维的立方体数据。由于傅里叶变换光谱仪在轨获取数据量大，故而对于星地传输造成较大困难，而傅里叶变换光谱仪数据立方体中存在一定程度的信息冗余，故而可以通过星上压缩处理的方式，降低数据量和码速率。

文献《自适应提升小波在干涉高光谱压缩中的应用》中给出了针对静态干涉成像光谱仪的基于小波变换的有损压缩方法。为了不影响傅里叶变换光谱仪的高精度、定量化应用，需要研究无损压缩方法。现有的无损压缩方法均为分段处理方法，对零光程差附近的数据不压缩，只对光程差大的干涉信号进行压缩。

文献《干涉型超光谱成像仪数据压缩方法》对光程差较大部分采样DPCM压缩。专利文献《星载超光谱干涉条纹图像无损实时压缩方法》对光程差大的干涉信号进行压缩，先进行去相关差值计算，再进行无损量化或非均匀量化压缩。文献《基于单帧干涉图的无损压缩的研究》中对光程差大的干涉信号进行熵编码压缩。该类分段处理方法不能够达到很高的压缩比，随着傅里叶变换光谱仪的空间分辨率、光谱分辨率进一步提高，数据量急剧增加，故而需要寻求更大压缩比的星上数据压缩方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩方法及系统。

根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩方法，包括：

步骤S1：在轨对干涉图，进行复数有限长单位冲击响应(FIR)带通滤波，并同步进行降采样，获取采样率小于设定阈值的复数干涉图信息；

步骤S2：根据采样率小于设定阈值的复数干涉图信息，对降采样后的复数干涉图进行分段比特截位，获取分段比特截位结果信息；

步骤S3：根据分段比特截位结果信息，对截位后的干涉图进行打包下传到地面，获取打包下传到地面结果信息；

步骤S4：根据打包下传到地面结果信息，在地面对收到的压缩数据进行解析，对干涉图进行相位调制，获取相位调制结果信息；

步骤S5：根据相位调制结果信息，计算复数光谱图并对应至实际光谱通道，获取傅里叶变换光谱仪星上数据无损压缩结果信息。

优选地，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：通过如下公式计算降采样因子D：

其中，傅里叶变换光谱仪的有效光谱范围为σ₁～σ₂，原始采样频率为σ_s，表示向下取整函数。

步骤S1.2：由如下公式确定FIR带通滤波器的低端截止频率σ_c1和高端截止频率σ_c2：

优选地，所述步骤S1还包括：