吉林大学学报(工学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (3): 802-810.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240734
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张刘1(
),梁嘉新1,刘赫1,张贵祥2,刘威1,李岩1,章家保1(
)
Liu ZHANG1(
),Jia-xin LIANG1,He LIU1,Gui-xiang ZHANG2,Wei LIU1,Yan LI1,Jia-bao ZHANG1(
)
摘要:
针对空间探测相机存储和传输星图占用过多星上资源的问题,提出了一种基于实时星点定位的感兴趣区域星图压缩方法。首先,利用环状结构元的顶帽算法分割星图中的星点目标与背景;然后,通过改进的星点定位算法,扫描星图的同时检测星点目标并输出坐标;接着,根据星点坐标对原星图相应位置实时开窗得到星点图像,再利用JPEG-LS图像压缩算法对星点图像无损压缩,同时对原星图背景进行压缩参数可调的近无损压缩。FPGA仿真实验表明:对星点个数小于20的模拟星图,本文方法处理时间在扫描一遍星图时间的基础上仅增加不到6%。当背景压缩参数为2时,本文方法较JPEG-LS无损压缩算法压缩比提升2倍以上,PSNR大于40 dB、SSIM大于0.95,该方法压缩性能优势明显,具有显著工程应用价值。
中图分类号:
| [1] | 黄冠. 星图无损压缩算法研究及其硬件描述语言设计[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学航天学院, 2023. |
| Huang Guan. Research on star map lossless compression algorithm and its hardware description language design[D]. Harbin: School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, 2023. | |
| [2] | Zhou F, Ye T, Chai X, et al. Novel autonomous on-orbit calibration method for star sensors[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2015, 67: 135-144. |
| [3] | 刘薇, 刘松林, 郭子博, 等. 基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计[J]. 测绘学报, 2024, 53(4): 689-699. |
| Liu Wei, Liu Song-lin, Guo Zi-bo, et al. Design of an optical remote sensing satellite onboard processing system based on model definition[J]. Journal of Surveying and Mapping, 2024, 53(4): 689-699. | |
| [4] | 刘向增, 范立佳, 徐雪灵, 等. 星载JPEG-LS图像压缩质量评价研究[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(9): 45-53. |
| Liu Xiang-zeng, Fan Li-jia, Xu Xue-ling, et al. Research on quality evaluation of spaceborne JPEG-LS image compression[J]. Microelectronics and Computer Science, 2021, 38(9): 45-53. | |
| [5] | 李灵珊. 基于目标检测的星图压缩算法研究[D]. 长春: 吉林大学通信工程学院, 2024. |
| Li Ling-shan. Research on star map compression algorithm based on object detection[D]. Changchun: College of Communication Engineering, Jilin University, 2024. | |
| [6] | 邓宸伟, 赵保军, 刘海燕. 星空图像压缩算法[J]. 北京理工大学学报, 2008, 28(12): 1096-1100. |
| Deng Chen-wei, Zhao Bao-jun, Liu Hai-yan. Starry sky image compression algorithm[J]. Transactions of Beijing institute of Technology, 2008, 28(12): 1096-1100. | |
| [7] | 陈静远, 刘晓, 杜丽丽, 等. 面阵CMOS传感器图像噪声仿真与验证[J]. 光学学报, 2024, 44(12): 375-383. |
| Chen Jing-yuan, Liu Xiao, Du Li-li, et al. Simulation and verification of image noise of area array CMOS sensor[J]. Acta Optica Sinica, 2024, 44(12): 375-383. | |
| [8] | 习腾彦, 袁丽华, 王树鹏. 基于局部对比度的自适应Top-Hat红外小目标检测[J]. 激光与光电子学进展, 2023, 60(16): 372-384. |
| Xi Teng-yan, Yuan Li-hua, Wang Shu-peng.Adaptive Top-Hat infrared small target detection based on local contrast[J]. Advances in Laser and Optoelectronics, 2023, 60(16): 372-384. | |
| [9] | Bai X Z, Zhou F G. Analysis of new top-hat transformation and the application for infrared dim small target detection[J]. Pattern Recognition, 2010, 43(6): 2145-2156. |
| [10] | 徐彬, 郑勇, 陈张雷, 等. 星光导航星点目标区域提取算法改进[J]. 测绘学报, 2023, 52(5): 760-768. |
| Xu Bin, Zheng Yong, Chen Zhang-lei, et al. The improvement of star target region extraction algorithm for star centroid[J]. Journal of Surveying and Mapping, 2023, 52(5): 760-768. | |
| [11] | 练达, 周琦, 余路伟, 等. 高动态条件下星点像斑建模与补偿[J]. 飞控与探测, 2020, 3(3): 86-94. |
| Lian Da, Zhou Qi, Yu Lu-wei, et al. Modeling and compensation of star spot images under high dynamic conditions[J]. Flight Control and Detection, 2020, 3(3): 86-94. | |
| [12] | 章家保, 张剑阳, 刘赫, 等. 改进游程编码算法的快速星点提取[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2025, 55(4): 1467-1473. |
| Zhang Jia-bao, Zhang Jian-yang, Liu He, et al. Fast star point extraction using improved run length encoding algorithm[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2025, 55(4): 1467-1473. | |
| [13] | Xuan Wang, Lei Gong, Chao Wang, et al. UH-JLS:A parallel ultra-high throughput JPEG-LS encoding architecture for lossless image compression[C]∥IEEE 39th International Conference on Computer Design, USA: University of Connecticut at Storrs, 2021, 335-343. |
| [14] | 韩宇, 袁素春, 张建华, 等. 高分七号卫星图像压缩FPGA设计与实现技术[J]. 航天器工程, 2020, 29(3): 169-176. |
| Han Yu, Yuan Su-chun, Zhang Jian-hua, et al. FPGA design and implementation technology for compression of high-resolution satellite images from GF-7 satellite[J]. Spacecraft Engineering,2020, 29(3): 169-176. | |
| [15] | Deng L H, Huang Z H, Yao S K. A block-based JPEG-LS compression technique with lossless region of interest[C]∥MIPPR 2017: Parallel Processing of Images and Optimization Techniques; and Medical Imaging, Xiangyang, China, 2018: 56-64. |
| [16] | 张皓晨. 杂光背景下星点提取与星图识别技术的研究[D]. 长春: 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 2019. |
| Zhang Hao-chen. Research on star point extraction and star map recognition technology under clutter background[D]. Changchun: College of Instrument Science and Electrical Engineering, Jilin University, 2019. | |
| [17] | 刘向增, 范立佳, 徐雪灵, 等. 星载JPEG-LS图像压缩质量评价研究[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(9): 45-53. |
| Liu Xiang-zeng, Fan Li-jia, Xu Xue-ling, et al. Research on quality evaluation of spaceborne JPEG-LS image compression[J]. Microelectronics and Computer Science, 2021, 38(9): 45-53. |
| [1] | 张顺生,杜龙,王文钦. 基于互补相位与离散混沌频率联合编码的低截获概率雷达波形设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2434-2443. |
| [2] | 程德强,王伟臣,韩成功,吕晨,寇旗旗. 基于改进密集网络和小波分解的自监督单目深度估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(5): 1682-1691. |
| [3] | 章家保,张剑阳,刘赫,李岩. 改进游程编码算法的快速星点提取[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1467-1473. |
| [4] | 胡刘博,吴建新,刘泉华,张磊. 使用机载分布式阵列对主瓣复合干扰进行分级抑制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(3): 1103-1110. |
| [5] | 王海涛,刘慧卓,张学永,韦健,郭校源,肖俊哲. 基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(5): 1435-1442. |
| [6] | 窦慧晶,谢东旭,郭威,邢路阳. 基于改进的正交匹配跟踪算法的波达方向估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(12): 3568-3576. |
| [7] | 苏育挺,景梦瑶,井佩光,刘先燚. 基于光度立体和深度学习的电池缺陷检测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(12): 3653-3659. |
| [8] | 王春阳,丘文乾,刘雪莲,肖博,施春皓. 基于平面拟合的地面点云精确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(3): 933-940. |
| [9] | 李雪梅,王春阳,刘雪莲,施春浩,李国瑞. 基于超体素双向最近邻距离比的点云配准方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(8): 1918-1925. |
| [10] | 李雪梅,王春阳,刘雪莲,谢达. 基于SESTH的线性调频连续波激光雷达信号时延估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(4): 950-958. |
| [11] | 林乐平,卢增通,欧阳宁. 面向非配合场景的人脸重建及识别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(12): 2941-2946. |
| [12] | 窦慧晶,丁钢,高佳,梁霄. 基于压缩感知理论的宽带信号波达方向估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(6): 2237-2245. |
| [13] | 金心宇,谢慕寒,孙斌. 基于半张量积压缩感知的粮情信息采集[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(1): 379-385. |
| [14] | 郭立民,陈鑫,陈涛. 基于AlexNet模型的雷达信号调制类型识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 1000-1008. |
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