探索vdr雷达图像压缩技术及其测试系统研究

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1、上海海事大学硕士学位论文VDR雷达图像压缩技术及其测试系统研究姓名：陈宇里申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：孔凡邨20040601上海海事大学硕士学位论文摘要随着科学技术的不断发展，新型数字化船用仪器如ECDIS(Electron{cChartDisplayandInformatiOnSystem，电子海图显示与信息系统)、AIS(AutomaticldentificationSyStem，自动识别系统)以及VDR(VoyageDataRecorder，航行数据记录仪)逐步装船使用，预示着当今的船舶航行己逐渐进入了“海上数字交通”时代。VDR作为“海上数字交通”的具体内涵

2、之一，是专门用来实时记录存储船舶航行数据、并能将数据回放的仪器设备。在船舶发生海上事故后，对VDR中的数据对进行分析，就可以判断事故发生的原因及责任方。由于航行时的海况和局面复杂多变，需要大量的数据。因此，在传输和存储的过程中，如何对船舶航行数据进行压缩，使其在保证回放质量的前提下，尽量节约存储容量是研制VDR首先必须解决最关键之一。根据对目前VDR产品中船舶航行数据的存储容量的研究表明，视频数据一～船载导航雷达图像和音频数据一一驾驶台语音通信占用了其中大部分的存储容量，故对雷达图像和语言通信的有效压缩是提高VDR存储容量的“瓶颈”。由于目前大部分VDR产品中雷达图像压缩均采用DCT(Di

3、screteCosineTransform，离散余弦变换)的算法或利用增加硬件加以解决的状况，因此，本文就VDR雷达图像压缩和回放技术进行了新的研究和详细的论述。研究中，根据当今小波变换在图像压缩方面成功经验。提出了在VDR中利用EZW(EmbeddedZerotreeWaveletscoding，嵌入式零树小波编码)和算术熵编码的算法对船载导航雷达图像进行压缩、存储，并对运用小波变换的基本理论、EZW和算术编码的原理有了更深的体会。将小波变换与Fourier变换相比一个明显的不同之处在于小波变换中的小波函数不是唯一的，不同的小波函数会产生具有不同时频特性的小波基，用不同的小波基分析同一个

4、问题会产生不同的结果。因此，小波函数的选择是应用小波变换所必须首先解决的基本问题之～。本文根据大量的文献资料，总结了小波函数的正交性、紧支性、对称性、正则性以及消失矩等性质对图像压缩性能的影响，选取了常应用于图像压缩中的正交和双正交共9个小波函数和具有代表性的船载导航雷达图像，根据其特点，利用开发的EZW图像压缩软件系统，分别对不同小波函数的压缩比和r海海事大学硕士学位论文PSNR(Peak—s{gnal—NoiseRatjn，峰值信噪比)进行了实验和分析比较，得出了双正交样条小波函数Bior3／9是压缩船载导航雷达图像较为理想的小波函数的结论。鉴于目前VDR雷达图像压缩技术的测试工作一般

5、是由各VDR生产J。家通过自行开发的硬件设备分别测试，其结果相互间难以比较。为此，根据CCS(Chinaclas8ificutionSociety，中国船级社)颁发的《船载航行数据记录仪检验指南》的有关要求，在研究了测试内容、测试原理、测试图像以及测试方法的基础上．开发了一套“VDR雷达图像压缩技术测试系统”的软件，对上述基于EZW算法的船载导航雷达图像压缩技术的进行验证，得出此算法不仅可以用于VDR中对雷达图像进行压缩，而且还可以获得较为理想的压缩容量的结论。此外，该测试软件也为各种型号VDR中雷达图像压缩技术进行检验提供了公共的平台。关键词VDR，雷达图像压缩，小波变换，小波函数，EZ

6、W，测试系统Ⅱ圭塑蔓妻奎堂堡三兰兰些堡兰ResearchonRadarImageCompressionTechnologyanditsTestSystemforShipborneVoyageDataRecorder(VDR)ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscientifictechnology．newmarinedigitalaids，suchasECDIS(EIectronicChartDisplayandInformationSystem)，AIS(AutomaticIdentificationSystem)andVDR(VoyageDataReco

7、rder)，havebeinginstalledandappliedanboardatpresent，thisimplysthattheship’snavigationatseahasgraduallysteppedintotheepochof“marinedigitaltransport”．VDR，asoneofconnotationsofthefuture“marinedigitaltransport”，isamar