为提供高速度、高可靠性、高覆盖度的实时卫星数据服务,针对卫星视频特点,研究高效的卫星视频压缩方法势在必行。卫星周期性拍摄的同区域视频中大部分是地理背景,且背景基本不变,导致了大量背景冗余,通过提取该区域背景共性信息,构建背景模型可有效去除背景冗余,提升编码效率。然由于受到卫星拍摄器件等物理因素以及光照变化等环境因素影响,背景表观差异较大。因此,为提升背景模型对不同时刻拍摄视频的适用性且进一步提升预测效率,本文将背景表观差异定义为模态差异,研究同区域下模态转换方法,生成多模态参考帧。不同于自然视频,同区域下的卫星视频具有以下特点:由于地貌变换缓慢,视频中背景结构一致;由于视频的拍摄时间跨度大、拍摄环境复杂且变化剧烈,视频间模态差异大。现有图像转换模型在针对卫星视频的模态转换时存在以下问题:缺乏结构一致性约束,转换图片与原图片的结构不一致,导致参考效率低;无法稳定分离图像的结构和模态,转换图片与目标图片的模态差异较大,难以作为背景参考帧用于压缩。针对以上问题,本文的主要贡献如下:1.提出了基于结构一致性约束的模态转换模型,针对同区域下结构一致性,借用多风格图像转换模型分离内容和风格的思想,构建内容结构编码器和模态编码器分别提取原图的结构特征和目标图像的模态特征,采用AdaIN规范化层和仿射变换在解码器中融合结构特征和模态特征,生成目标模态下的转换图像,在设计总体优化函数时添加转换图片和原图片的结构一致性约束函数。在自建的模态数据集上进行测试,大部分转换图片与原图片结构一致且具备目标图片的模态,但是一些复杂模态的转换图片存在轮廓细节模糊和局部颜色差异。经卫星实验验证,在同等视频质量下与HEVC相比,平均压缩码率降低了8.1825%。2.提出了基于本征图像分解的模态转换模型,针对模态和结构分离不稳定的问题,借助本征图像分解理论中对同场景图像表观差异的理解,探究发现本征图像分解后的反射率本征图和光照本征图可更清楚的表达模态。因此,在基于结构一致性约束的模态转换模型上,采用高分解精度、高泛化性的本征图像分解模型[80],获取目标图像和转换图像的反射率本征图和光照本征图,在总体优化函数中添加目标图像与转换图像的反射率本征图和光照本征图的一致性约束函数。经实验验证,在复杂模态下的转换图的模态与目标图一致。在卫星压缩实验中与HEVC相比,同等视频质量下平均压缩码率降低了10.39%。