DE102014225820A1

DE102014225820A1 - Method and device for image data compression of image data of an optical sensor

Info

Publication number: DE102014225820A1
Application number: DE102014225820.0A
Authority: DE
Inventors: Kristian Manthey
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bilddatenkompression von Bilddaten (B) eines optischen Sensors, wobei die Vorrichtung ein Kompressionsmodul (10) und einen Massenspeicher (23) aufweist, wobei das Kompressionsmodul (10) derart ausgebildet ist, dass die Bilddaten (B) einer mehrstufigen Wavelet-Transformation unterzogen werden, wobei die so gewonnenen Koeffizienten codiert und als Bitstream (BS) in dem Massenspeicher (23) abgelegt werden, wobei das Kompressionsmodul (10) einen Encoder (12) mit einem Controller (21) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass dieser die Codierung für die verschiedenen Koeffizienten (DC, AC) der mehrstufigen Wavelet-Transformationen steuert, wobei die Codierungen als Informationseinheiten zu einem seriellen Bitstream (BS) an einem Ausgang des Encoders (12) zusammengefügt werden, wobei parallel der Controller (21) Informationen über die jeweils zu erwartenden Informationseinheiten am Ausgang erzeugt, die zusammen mit dem seriellen Bitstream (BS) in dem Massenspeicher (23) als Index (I) abgespeichert werden.The invention relates to a method and a device for image data compression of image data (B) of an optical sensor, the device having a compression module (10) and a mass memory (23), wherein the compression module (10) is designed such that the image data (B ) are subjected to a multistage wavelet transformation, wherein the coefficients thus obtained are coded and stored as bitstream (BS) in the mass memory (23), the compression module (10) having an encoder (12) with a controller (21) is designed such that it controls the coding for the different coefficients (DC, AC) of the multilevel wavelet transforms, wherein the codings are combined as information units to a serial bit stream (BS) at an output of the encoder (12), wherein the parallel Controller (21) generates information about the respective expected information units at the output, which together with the seriel len bitstream (BS) in the mass memory (23) as an index (I) are stored.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bilddatenkompression von Bilddaten eines optischen Sensors. The invention relates to a method and a device for image data compression of image data of an optical sensor.

Optische Fernerkundungssensoren werden für unterschiedlichste Informationsdienste und Sicherheitsanwendungen eingesetzt. Die räumliche, spektrale sowie zeitliche Auflösung der Systeme nimmt kontinuierlich zu, was zu einer höheren Genauigkeit bekannter Verfahren führt, aber auch neue Anwendungen ermöglicht. Aus technischer Sicht führt dies zu einer Zunahme des Datenvolumens, welches zunächst gespeichert und später zur Bodenstation übertragen werden muss. Bilddatenkompressionsverfahren werden eingesetzt, um möglichst viele Daten zu speichern sowie übertragen zu können. Während die Entwicklung von Speichertechnologien hinsichtlich der Kapazität der Zunahme des Datenvolumens noch standhält, ist die Übertragung zur Bodenstation zunehmend problematisch: Die zur Verfügung stehende Übertragungsbandbreite wird nicht in derselben Größenordnung zunehmen wie es notwendig wäre. Für zukünftige Anwendungen kann davon ausgegangen werden, dass zusätzlich mobile Bodenstationen mit einer geringeren als der benötigten Übertragungsbandbreite bedient werden müssen. Optical remote sensing sensors are used for a variety of information services and security applications. The spatial, spectral and temporal resolution of the systems increases continuously, which leads to a higher accuracy of known methods, but also allows new applications. From a technical point of view, this leads to an increase in the data volume, which must first be stored and later transferred to the ground station. Image data compression methods are used to store and transfer as much data as possible. While the evolution of storage technologies still withstands the increase in data volume, transmission to the ground station is becoming increasingly problematic: the available transmission bandwidth will not increase to the same order as it would be necessary. For future applications it can be assumed that in addition mobile ground stations with less than the required transmission bandwidth must be served.

Klassische verlustbehaftete Verfahren zur Datenkompression setzen auf feste Kompressionsraten und es werden stets die gesamten komprimierten Bilddaten in ihrer entsprechenden Qualität zur Bodenstation übertragen. Eine Anpassung der zu übertragenen Daten an den Übertragungskanal (z.B. die Reduzierung der räumlichen oder spektralen Auflösung) ist nicht vorgesehen. Derzeit werden Datenprodukte unterschiedlicher Qualität stets am Boden erstellt und anschließend verteilt. Ein Datenprodukt in niedriger räumlicher oder spektraler Auflösung oder ein Ausschnitt einer größeren Szene können nicht direkt und damit zeitnah von mobilen Geräten angefordert werden. Dies ist u.a. auch darin begründet, dass eine "Sichtbarkeit" des Satelliten von der Bodenstation notwendig ist, welche nur alle 90 Minuten für etwa 15 Minuten gegeben ist. Classic lossy data compression methods rely on fixed compression rates and always transmit the entire compressed image data in their corresponding quality to the ground station. An adaptation of the data to be transmitted to the transmission channel (e.g., reduction of spatial or spectral resolution) is not provided. Currently, data products of varying quality are always created on the ground and then distributed. A data product in low spatial or spectral resolution or a section of a larger scene can not be requested directly and therefore promptly from mobile devices. This is i.a. also due to the fact that a "visibility" of the satellite from the ground station is necessary, which is given only every 90 minutes for about 15 minutes.

Ein häufig verwendetes Verfahren zur Bilddatenkompression in Raumfahrtanwendungen ist der CCSDS-Standard, der in „ CCSDS, Image Data Compression – Blue Book; Recommendation for Space Data System Standards; Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS), 2005 “ beschrieben ist. A commonly used method of image data compression in space applications is the CCSDS standard, which is described in " CCSDS, Image Data Compression - Blue Book; Recommendation for Space Data System Standards; Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS), 2005 "Is described.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Bilddatenkompression zur Verfügung zu stellen, das die vorhandene Übertragungsbandbreite besser nutzen kann, sowie eine dafür geeignete Vorrichtung zu schaffen. The invention is based on the technical problem of providing a method for image data compression which can make better use of the available transmission bandwidth and to provide a device which is suitable for this purpose.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the technical problem results from a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 6. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Das Verfahren zur Bilddatenkompression von Bilddaten eines optischen Sensors umfasst dabei den Verfahrensschritt, dass die Bilddaten einer mehrstufigen Wavelet-Transformation unterzogen werden. Die so gewonnenen Koeffizienten werden codiert und als Bitstream in einem Massenspeicher abgelegt. Vorzugsweise erfolgt dabei die Kompression gemäß dem CCSDS-Standard, auf den hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Codierung für die verschiedenen Koeffizienten der mehrstufigen Wavelet-Transformation wird dabei durch einen Controller gesteuert, der Bestandteil eines Encoders ist (im Standard als Bit Plane Encoder bezeichnet). Die Codierungen werden als Informationseinheiten zu einem seriellen Bitstream an einem Ausgang des Encoders zusammengefügt. Zusätzlich erzeugt der Controller parallel Informationen über die jeweils zu erwartende Informationseinheit am Ausgang, die zusammen mit dem seriellen Bitstream in dem Massenspeicher als Index abgespeichert werden. Hierdurch existiert eine genaue Information, wo die codierten Koeffizienten im Bitstream wiederzufinden sind. Dies erlaubt eine gezieltere Übertragung von Daten, da nur die Daten übertragen werden müssen, die tatsächlich benötigt oder angefordert werden. Hierdurch kann die vorhandene Bandbreite besser ausgenutzt werden. The method for image data compression of image data of an optical sensor comprises the method step that the image data is subjected to a multi-level wavelet transformation. The coefficients thus obtained are coded and stored as a bitstream in a mass memory. Preferably, the compression is carried out according to the CCSDS standard, which is hereby expressly incorporated by reference. The coding for the various coefficients of the multilevel wavelet transformation is controlled by a controller that is part of an encoder (referred to in the standard as Bit Plane Encoder). The encodings are assembled as information units to form a serial bit stream at an output of the encoder. In addition, the controller generates parallel information about the respective expected information unit at the output, which are stored together with the serial bitstream in the mass storage as an index. This provides accurate information on where the coded coefficients are to be found in the bitstream. This allows a more targeted transmission of data, since only the data actually required or requested to be transmitted. This allows the existing bandwidth to be better utilized.

Vorzugsweise erfolgt die Codierung für die verschiedenen Koeffizienten der mehrstufigen Wavelet-Transformation im Encoder parallel, wobei die parallelen Datenströme dann durch den Controller in einen seriellen Bitstream umgesetzt werden. Dies ermöglicht eine erhöhte Datenrate bei der Kompression. Preferably, the coding for the different coefficients of the multi-level wavelet transform in the encoder is done in parallel, wherein the parallel data streams are then converted by the controller into a serial bit stream. This allows an increased data rate during compression.

Vorzugsweise ist die Wavelet-Transformation eine 3-stufige 2D-DWT. Preferably, the wavelet transform is a 3-level 2D DWT.

In einer weiteren Ausführungsform werden automatisch oder auf Anfrage einer Empfangsstation (z.B. mobile oder feste Bodenstation) aus dem abgespeicherten Bitstream mit Hilfe des Indexes gezielt die Daten aus dem Bitstream herausgefiltert und an die Empfangsstation übermittelt, die einen gewünschten Bildbereich in einer gewünschten Auflösung betreffen. Dabei sei angemerkt, dass die Auflösung sowohl eine geometrische als auch eine spektrale Auflösung sein kann. In another embodiment, automatically or at the request of a receiving station (e.g., mobile or fixed ground station) from the stored bitstream, the data is specifically filtered out of the bitstream using the index and transmitted to the receiving station for a desired image area in a desired resolution. It should be noted that the resolution can be both a geometric and a spectral resolution.

In einer weiteren Ausführungsform werden bei einer erweiterten Anfrage der Empfangsstation nur die Daten aus dem Bitstream herausgefiltert und übertragen, die noch nicht an die Empfangsstation übermittelt wurden. Dies führt zu einer weiteren verbesserten Ausnutzung der Bandbreite. Sind beispielsweise die codierten Koeffizienten für die niedrigste Auflösung eines Bildes in einem ersten Schritt übermittelt worden, so müssen bei einer Anforderung nach einer nächsthöheren Auflösung nur die fehlenden Koeffizienten übertragen werden, um in der Empfangsstation die nächsthöhere Auflösung zu rekonstruieren. In a further embodiment, in an extended request of the receiving station, only the data from the bit stream which has not yet been transmitted to the receiving station is filtered out of the bit stream and transmitted. This leads to a further improved utilization of the bandwidth. If, for example, the coded coefficients for the lowest resolution of an image have been transmitted in a first step, then in the case of a request for a next higher resolution, only the missing coefficients must be transmitted in order to reconstruct the next higher resolution in the receiving station.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen zum Verfahren Bezug genommen. With regard to the device, reference is made in full to the preceding explanations regarding the method.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz in einem Satelliten oder Flugzeug zur Übertragung von Daten an eine feste oder mobile Bodenstation. A preferred field of application of the invention is the use in a satellite or aircraft for the transmission of data to a fixed or mobile ground station.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. The figures show:

1 eine schematische Darstellung einer 3-stufigen 2D-DWT, 1 a schematic representation of a 3-stage 2D DWT,

2 eine schematische Darstellung der Zuordnung von DC- und AC-Koeffizienten, 2 a schematic representation of the assignment of DC and AC coefficients,

3 ein schematisches Blockschaltbild eines Kompressionsmoduls, 3 a schematic block diagram of a compression module,

4 ein schematisches Blockschaltbild eines Encoders und 4 a schematic block diagram of an encoder and

5 ein schematisches Blockschaltbild zur Darstellung einer Übertragungsstrecke. 5 a schematic block diagram illustrating a transmission path.

Bevor die Erfindung näher erläutert wird, sollen zunächst anhand der 1 und 2 kurz einige einleitende Erläuterungen folgen. Grundlage des Verfahrens bildet der CCSDS 122.0-B-1 Standard . Dieser beschreibt die Wavelet-Transformation sowie einen Bit Plane Encoder. Die Bilddaten des Original-Bildes B werden bei der Kompression zunächst mit der DWT in Wavelet-Koeffizienten überführt. Dabei entstehen Wavelet-Koeffizienten in vier räumlichen Auflösungsstufen, nämlich

1. LL3
2. LL3 + HL3 + LH3 + HH3
3. LL3 + HL3 + LH3 + HH3 + HL2 + LH2 + HH2 und
4. LL3 + HL3 + LH3 + HH3 + HL2 + LH2 + HH2 + HL1 + LH1 + HH1

Before the invention is explained in more detail, should first be based on the 1 and 2 briefly followed by some introductory explanations. Basis of the procedure forms the CCSDS 122.0-B-1 standard , This describes the wavelet transformation and a bit plane encoder. The image data of the original image B are first converted into wavelet coefficients with the DWT during compression. This results in wavelet coefficients in four spatial resolution levels, namely

1st LL3
2. LL3 + HL3 + LH3 + HH3
3. LL3 + HL3 + LH3 + HH3 + HL2 + LH2 + HH2 and
4. LL3 + HL3 + LH3 + HH3 + HL2 + LH2 + HH2 + HL1 + LH1 + HH1

Dabei erfolgt die 1. Stufe der DWT auf das Original-Bild B, die 2. Stufe der DWT auf das Sub-Band LL1 und die 3. Stufe der DWT auf das Sub-Band LL2. The first level of the DWT is on the original picture B, the second level of the DWT on the sub-band LL1 and the third level of the DWT on the sub-band LL2.

Dabei stellen die Koeffizienten LL3 allein die niedrigste Auflösung dar. Soll die nächsthöhere Auflösung erreicht werden, so benötigt man zusätzlich die Koeffizienten HL3, LH3 und HH3. Dabei ist im oberen Teil von 1 dies für die Koeffizienten dargestellt, wobei im unteren Teil ein Beispiel-Bild und dessen stufenweise verringerte Auflösung dargestellt ist. The coefficients LL3 alone represent the lowest resolution. If the next higher resolution is to be achieved, then additionally the coefficients HL3, LH3 and HH3 are needed. It is in the upper part of 1 this is shown for the coefficients, wherein in the lower part of an example image and its stepwise reduced resolution is shown.

Das DWT-Modul bildet eine Hierarchie von Wavelet-Koeffizienten, bestehend aus DC-Koeffizienten aus LL3, den Eltern-Koeffizienten (HL3, LH3, HH3), den Kind-Koeffizienten (LH2, HL2, HH2) sowie den Enkel-Koeffizienten (LH1, HL1, HH1). Dabei ist in 2 beispielhaft ein DC-Koeffizient DC in LL3 als Kästchen dargestellt sowie die zugehörigen AC-Koeffizienten. Ein Block ist eine Gruppe von einem DC-Koeffizient und den 63 entsprechenden AC-Koeffizienten (3 Eltern, 12 Kinder, 48 Enkel). Ein Block korrespondiert mit einem Bereich des Original-Bildes B. Für den Encoder werden die Blöcke in Gruppen zusammengefasst, wobei ein Segment eine Gruppe von n (n ≥ 1) aufeinanderfolgender Blöcke ist, wobei die Segmente voneinander unabhängig codiert werden. The DWT module forms a hierarchy of wavelet coefficients consisting of DC coefficients from LL3, the parent coefficients (HL3, LH3, HH3), the child coefficients (LH2, HL2, HH2) and the grandchild coefficients (LH1 , HL1, HH1). It is in 2 For example, a DC coefficient DC in LL3 is shown as a box and the associated AC coefficients. One block is a group of one DC coefficient and the 63 corresponding AC coefficients (3 parents, 12 children, 48 grandchildren). A block corresponds to a region of the original image B. For the encoder, the blocks are grouped together, with one segment being a group of n (n ≥ 1) consecutive blocks, the segments being coded independently of one another.

In der 3 ist ein Blockschaltbild eines Kompressionsmoduls 10 dargestellt. Das Kompressionsmodul 10 umfasst ein Wavelet-Transformationsmodul 11, das die 3-stufige 2D-Wavelet-Transformation durchführt. Weiter umfasst das Kompressionsmodul 10 einen Encoder 12, ein weiteres Modul 13, einen Kompressions-Controller 14, einen Speicher-Controller 15 sowie Speichereinheiten 16. Die im Wavelet-Transformationsmodul 11 erzeugten Koeffizienten werden im Modul 13 zu Gruppen von Blöcken (Segment) zusammengefasst und zwischengespeichert. Die Segmente werden dann vom Encoder 12 codiert. Aufgrund der anfallenden Datenmengen während des Kompressionsvorganges werden Zwischenergebnisse in den Speichereinheiten 16 zwischengespeichert, was der Speicher-Controller 15 steuert. In the 3 is a block diagram of a compression module 10 shown. The compression module 10 includes a wavelet transformation module 11 that performs the 3-level 2D wavelet transform. Next includes the compression module 10 an encoder 12 , another module 13 , a compression controller 14 , a memory controller 15 as well as storage units 16 , The in the wavelet transformation module 11 generated coefficients are in the module 13 grouped and cached into groups of blocks (segment). The segments are then removed from the encoder 12 coded. Due to the accumulation of data during the compression process, intermediate results in the storage units 16 cached what the memory controller 15 controls.

In der 4 ist ein Blockschaltbild des Encoders 12 dargestellt. Der Encoder 12 umfasst einen Controller 21, der als Eingangssignale die Segmente 5 des Moduls 13 sowie entsprechende Parameterwerte P erhält. Der Encoder 12 ist dabei als Pipeline-Struktur ausgebildet, d.h. die Teilmodule des Encoders 12 arbeiten parallel. Dabei ist der Encoder 12 vorzugsweise in einem FPGA implementiert. In the 4 is a block diagram of the encoder 12 shown. The encoder 12 includes a controller 21 , which inputs the segments 5 of the module 13 and corresponding parameter values P receives. The encoder 12 is designed as a pipeline structure, ie the submodules of the encoder 12 work in parallel. Here is the encoder 12 preferably implemented in an FPGA.

Der Encoder 12 codiert zunächst einen Segment-Header, welcher Informationen über das Segment S enthält. Im nächsten Schritt werden die DC-Koeffizienten aus LL3 quantisiert (Mapper) und codiert (Code Option, Writer). Dies erfolgt ebenso für die Bitbreite der AC-Koeffizienten jedes Blockes (BitDepthAC). Unter Umständen werden noch zusätzliche Bitebenen der DC-Koeffizienten codiert (Additional Bitplanes DC). Nach dieser initialen Codierung werden die Bitebenen aller Koeffizienten codiert (Stage 0, 1, 2, 3 und 4). Diese Codierung beginnt mit der höchsten Bitebene, welche von ‚0‘ verschiedene Bits enthält und iteriert bis auf die unterste Bitebene 0. Ein Stage 0 codiert die Bits aller DC-Koeffizienten der entsprechenden Bitebene (welche noch nicht codiert wurden), Stage 1 codiert die in der aktuellen Iteration signifikant gewordenen Eltern-Koeffizienten, Stage 2 die in der aktuellen Iteration signifikant gewordenen Kind-Koeffizienten und Stage 3 die in der aktuellen Iteration signifikant gewordenen Enkel-Koeffizienten. In Stage 4 werden die Bits aller vorher schon signifikanten Koeffizienten codiert. Ein Koeffizient wird oder ist signifikant, wenn in der aktuell zu codierenden Bitebene eine binäre 1 vorhanden ist. The encoder 12 first encodes a segment header which contains information about the segment S. In the next step, the DC coefficients are quantized from LL3 (mapper) and coded (code option, writer). This is also done for the bit width of the AC coefficients of each block (BitDepthAC). Under certain circumstances, additional bit planes of the DC coefficients are coded (Additional Bitplanes DC). After this initial coding, the bit planes of all coefficients are coded (Stage 0, 1, 2, 3 and 4). This encoding starts with the highest bit-plane, which contains bits different from '0' and iterates down to the lowest bit-plane 0. A stage 0 encodes the bits of all DC-coefficients of the corresponding bit-plane (which have not yet been encoded), Stage 1 encodes the In the current iteration, parent coefficients that have become significant in the current iteration, stage 2, the child coefficients that have become significant in the current iteration, and stage 3, the grandchild coefficients that have become significant in the current iteration. Stage 4 encodes the bits of all previously significant coefficients. A coefficient becomes or is significant if a binary 1 is present in the bit plane to be currently coded.

Am Ausgang des Encoders 12 ist ein Multiplexer 22 angeordnet, der durch den Controller 21 gesteuert wird. Dabei werden die parallelen Datenströme des Encoders 12 in einen seriellen Bitstream BS umgesetzt. Parallel hierzu übermittelt der Controller 21 eine At the output of the encoder 12 is a multiplexer 22 arranged by the controller 21 is controlled. In doing so, the parallel data streams of the encoder 12 converted into a serial bitstream BS. In parallel, the controller transmits 21 a

Information (segment parts) über die zu erwartende Informationseinheit am Eingang des Multiplexers 22 an den Multiplexer 22. Diese Information wird parallel mit dem Bitstream BS auf einen zweiten Ausgang des Multiplexers 22 ausgegeben und stellt einen Index I des Bitstreams BS dar. Durch den Index I ist somit ermittelbar, um welches Segment S es sich handelt, als auch wo im Bitstream BS welche Informationseinheiten wiederzufinden sind. Bitstream BS und Index I werden dann zusammen in einem Massenspeicher abgelegt. Information (segment parts) about the expected information unit at the input of the multiplexer 22 to the multiplexer 22 , This information is sent in parallel with the bitstream BS to a second output of the multiplexer 22 The index I can thus be determined by which segment S it is, as well as where in the bitstream BS which information units are to be found again. Bitstream BS and Index I are then stored together in a mass memory.

Anhand der 5 soll nun kurz das Kommunikations-Verfahren erläutert werden, wobei angenommen sei, dass die Kommunikation zwischen einem Satelliten 30 und einer Bodenstation 40 stattfindet. Dabei startet die Kommunikation beispielsweise auf Anfrage AF der Bodenstation 40, dass Bilddaten gewünscht sind. Die Anfrage AF kann dabei schon auf eine Region of Interest (ROI) begrenzt sein, wobei zunächst nur Bilddaten der niedrigsten Auflösung gewünscht sind (also die LL3-Koeffizienten). Durch einen nicht dargestellten weiteren Controller wird aus dem Massenspeicher 23 der vollständige Bitstream BS und der Index I ausgelesen und einem Modul 24 zugeführt, das die Anfrage AF der Bodenstation 40 kennt. Das Modul 24 filtert nun aus dem Bitstream BS mit Hilfe des Index I die Teile aus dem Bitstream BS heraus, in dem die LL3-Koeffizienten für die ROI stecken. Dieser Teil-Bitstream BS‘ wird dann an die Bodenstation 40 gesendet, von dieser empfangen und in einem Decoder 41 decodiert. Am Ausgang des Decoders 41 liegen dann Bilddaten B‘ mit geringer Auflösung vor. Der empfangene Teil-Bitstream BS‘ wird dabei in der Bodenstation 40 zwischengespeichert. Benötigt dann die Bodenstation 40 Bilddaten B‘‘ mit einer höheren Auflösung für die ROI, so wird eine erweiterte Anfrage EA an den Satelliten 30 übertragen. Das Modul 24 filtert dann aus dem Bitstream BS mit Hilfe des Index I die Teil-Bistreams BS‘‘ heraus, in denen die Koeffizienten stecken, die für die gewünschte Auflösung benötigt werden (beispielsweise also HL3, LH3 und HH3). Diese werden dann als BS‘‘ an die Bodenstation 40 übertragen. Der Decoder 41 decodiert diesen Teil-Bitstream BS‘‘, wobei dann aus dem zwischengespeicherten LL3-Koeffizienten und den neu übertragenen Koeffizienten aus BS‘‘ Bilddaten B‘‘ höherer Auflösung generiert werden können. Somit wird die vorhandene Bandbreite optimal genutzt, da jeweils immer nur so viele Daten übertragen werden, wie tatsächlich benötigt. Based on 5 Let us now briefly explain the communication method, assuming that the communication between a satellite 30 and a ground station 40 takes place. The communication starts, for example, on request AF of the ground station 40 in that image data is desired. The request AF can already be limited to a region of interest (ROI), whereby initially only image data of the lowest resolution are desired (ie the LL3 coefficients). By a further controller not shown is from the mass storage 23 the complete bitstream BS and the index I are read out and a module 24 fed to the request AF of the ground station 40 knows. The module 24 Now filters out of the bitstream BS with the help of the index I the parts out of the bitstream BS, in which the LL3 coefficients for the ROI are stuck. This partial bitstream BS 'is then sent to the ground station 40 sent, received by this and in a decoder 41 decoded. At the output of the decoder 41 are then image data B 'with low resolution before. The received sub-bitstream BS 'is thereby in the ground station 40 cached. Then needs the ground station 40 Image data B "with a higher resolution for the ROI, so will an extended request EA to the satellite 30 transfer. The module 24 then filters out of the bitstream BS with the aid of the index I the partial bistream BS '' in which the coefficients needed for the desired resolution are inserted (for example, HL3, LH3 and HH3). These will then be sent as BS '' to the ground station 40 transfer. The decoder 41 decodes this sub-bitstream BS ", in which case image data B" of higher resolution can then be generated from the buffered LL3 coefficient and the newly transmitted coefficients from BS ". Thus, the existing bandwidth is used optimally, since in each case only as much data is transmitted, as actually required.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

CCSDS, Image Data Compression - Blue Book; Recommendation for Space Data System Standards; Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS), 2005 [0004]
CCSDS 122.0-B-1 Standard [0020]

Claims

Method for image data compression of image data (B) of an optical sensor, wherein the image data (B) are subjected to a multistage wavelet transformation, wherein the coefficients thus obtained (DC, AC) are encoded and stored as bitstream (BS) in a mass memory ( 23 ), where the coding for the various coefficients (DC, AC) of the multi-level wavelet transformations by a controller ( 21 ), wherein the codings are combined as information units to form a serial bit stream (BS) at an output, characterized in that in parallel the controller ( 21 ) Generates information about the respective expected information unit at the output, which together with the serial bit stream (BS) in the mass memory ( 23 ) are stored as index (I).

Method according to Claim 1, characterized in that the coding for the different coefficients of the multi-level wavelet transformation is carried out in parallel and is converted by the controller into a serial bit stream (BS).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the wavelet transformation is a 3-stage 2D DWT.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that automatically or on request (AF) of a receiving station from the stored bitstream (BS) using the index (I) selectively filtered out the data from the bitstream (BS) and transmitted to the receiving station which relate to a desired image area in a desired resolution.

A method according to claim 4, characterized in that at extended requests (EA) of the receiving station only the data from the bitstream (BS) are filtered out and transmitted, which have not been transmitted to the receiving station.

Device for image data compression of image data (B) of an optical sensor, the device comprising a compression module ( 10 ) and a mass storage ( 23 ), wherein the compression module ( 10 ) in such a way that the image data (B) are subjected to a multistage wavelet transformation, the coefficients thus obtained being coded and stored as bitstreams (BS) in the mass memory ( 23 ), characterized in that the compression module ( 10 ) an encoder ( 12 ) with a controller ( 21 ) which is arranged to control the coding for the different coefficients (DC, AC) of the multilevel wavelet transforms, the encodings being transmitted as information units to a serial bit stream (BS) at an output of the encoder ( 12 ), in parallel with the controller ( 21 ) Generates information about the respective expected information units at the output, which together with the serial bit stream (BS) in the mass memory ( 23 ) are stored as index (I).

Device according to claim 6, characterized in that the encoder ( 12 ) and the controller ( 21 ) are formed in such a way that the coding for the different coefficients (DC, AC) of the multistage wavelet transformations takes place in parallel and by the controller ( 21 ) is converted into a serial bitstream (BS).

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the wavelet transform is a 3-stage 2D DWT.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the device comprises a transmitting and receiving device, wherein the device is designed such that automatically or on request (AF) of a receiving station from the stored bitstream (BS) by means of the index (I) selectively the data from the bitstream (BS) filtered out and transmitted to the receiving station, which relate to a desired image area in a desired resolution.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the device is designed such that in extended requests (EF) of the receiving station only the data from the bitstream (BS) are filtered out and transmitted, which have not yet been transmitted to the receiving station.