INCREASING THE CAPACITY OF INFORMATION CHANNELS FOR TRANSMITTING MULTISPECTRAL DIGITAL IMAGES OF REMOTE SENSING

Аннотация

A method is proposed for increasing the maximum transmission rate (throughput) of the brightness distributions of scanner multispectral digital images of remote sensing, formed in an arbitrary number of spectral channels of study - a carrier of species information. The method is based on the compression of directly recorded brightness distributions, optimized according to the criteria for maximizing the stored energy and energy information entropy. Compression is carried out on the basis of expansions of the brightness distributions in full functional bases, zeroing out a part of the expansion coefficients and subsequent restoration of the brightness distributions. The determination of the thresholds for zeroing the expansion coefficients of the brightness distributions of various spectral channels is formulated in the form of a two-criterion optimization problem of maximizing the energy ratio of the compressed and original images and maximizing the ratio of their energy information entropies.

                    The implementation of the proposed method includes the following stages: pairwise orthogonalization of the brightness distributions of images of spectral channels; compression of orthogonalized representations according to the specified criteria, reconstruction of the brightness distributions of compressed images of spectral channels by functional transformation inverse to that used at the stage of decomposition of brightness distributions of directly recorded multispectral images. It is shown that the proposed method provides a narrowing of the frequency spectrum of compressed brightness distributions, thereby increasing the throughput of the transmission channel of multispectral digital images, and increasing their resistance to interference. Comparison of the use of different discretized functional bases as a basis for compression of brightness distributions showed the highest efficiency according to the specified criteria of the discrete functional Hartley basis.

        It was found that the proposed method provides a high level of preservation of the structural similarity of the brightness distribution functions of the original and compressed images of spectral channels.

Запропоновано метод збільшення максимальної швидкості передачі (пропускної здатності) розподілів яскравості сканерних багатоспектральних зображень дистанційного зондування, отриманих у довільній кількості спектральних інтервалів випромінювання – носія видової інформації. Метод базується на компресії безпосередньо зафіксованих розподілів яскравості, оптимізованої за критеріями максимізації енергії, що збережується у компресованих зображеннях та їхньої енергетичної інформаційної ентропії.

Компрессія здійснюється на основі розкладів розподілів яскравості по повних функціональних базисах, обнулінням частини коефіцієнтів розкладів та наступною реконструкцією розподілів яскравості. Визначення порогів обнуління коефіцієнтів розкладів розподілів яскравості різних спектральних каналів сформульовано у вигляді двокритеріальної оптимізаційної задачі максимізації відношення енергій компресованого та вихідного зображень та максимізації відношення їхніх енергетичних інформаційних ентропій.

Реалізація пропонованого методу включає наступні етапи: попарну ортогоналізацію розподілів яскравості зображень спектральних каналів; компресію ортогоналізованих представлень за зазначеними критеріями; реконструкцію розподілів яскравості компресованих зображень спектральних каналів функціональним перетворенням, оберненим стосовно використаного на етапі розкладу розподілів яскравості безпосередньо зафіксованих багатоспектральних зображень. Показано, що пропонований метод забезпечує звуження частотного спектру компресованих розподілів яскравості, збільшуючи внаслідок цього пропускну здатність каналу передачі багатоспектральних цифрових зображень, та збільшення їхньої стійкості до завад передачі. Зіставлення різних дискретизованих функціональних базисів як основи для компресії розподілів яскравості показало найбільше ефективність за зазначеними критеріями дискретного функціонального базису Хартлі

                Показано, що пропонований метод забезпечує високий рівень збереження структурної схожості функцій розподілу яскравості вихідних та компресованих зображень спектральних каналів.