오로라 무손실 압축 장치 및 방법

밴드 간 적응형 선형 예측을 이용한 오로라 스펙트럼 영상 무손실 압축

본 기술은 M개 밴드와 K개 스펙트럼 선으로 구성된 오로라 스펙트럼 이미지를 손실 없이 압축하는 장치입니다. 비교기가 측정 픽셀값과 인접 밴드 예측 픽셀값의 차이로 예측 오차를 만들고, 양자화기와 4차 선형 예측기, 부호화기가 이를 비트로 변환해 채널로 전송합니다.

남극 기지의 오로라 분광기는 20초마다 1024×1024 크기의 16비트 영상을 생성하지만, 여러 관측소가 대역폭이 제한된 하나의 위성 채널을 공유해야 하는 문제가 있었습니다. 손실 압축은 고정밀 과학 데이터를 훼손하고, JPEG-LS나 JPEG2000 같은 범용 무손실 방식은 스펙트럼 상관성을 충분히 활용하지 못해 실시간 전송에 한계가 존재했습니다.

본 기술은 공간과 스펙트럼 두 방향의 상관성을 이용하고 예측 계수를 재귀적 행렬 갱신으로 산출해 계수에 관한 부가 정보를 별도로 보내지 않아도 되도록 했습니다. 극지 관측소, 위성 원격탐사, 우주 기상 관측 장비의 데이터 전송 시스템에 적용될 수 있어 좁은 통신 대역에서도 원본과 동일한 관측 영상을 실시간으로 확보할 수 있습니다.

‍

‍

Key Features:

• 오로라 스펙트럼 이미지에서 k번째 스펙트럼 선의 m 밴드 측정 픽셀값과 m+1 밴드 예측 픽셀값의 차로 예측 오차 신호를 출력하는 비교기
• 예측 오차 신호를 양자화하는 양자화기와 양자화된 신호에 비트를 할당해 부호화한 뒤 채널로 전달하는 부호화기
• 예측 차수 4의 계수와 인접 스펙트럼 선 측정 픽셀값의 선형 결합으로 m+1 밴드의 예측 픽셀값을 생성하는 제1 예측기
• 부호화된 신호를 복호화하는 복호화기와 예측 픽셀값을 더해 측정 픽셀값을 복원하는 가산기 및 제2 예측기를 갖춘 복원 구성

‍