随着遥感卫星行业的迅速发展,遥感卫星采集的对地观测视频在越来越的行业中展现出了巨大的应用潜力。近年来,遥感卫星发射的数量逐年增加,其中视频卫星所占比例也逐渐上升。许多卫星公司都相继推出了组建低轨对地观测视频卫星的星链计划,以获得更高重访率和分辨率的对地观测视频数据,满足对同一区域近实时监控的需求。然而目前星地之间的数据传输受到距离和轨道约束的限制,具有成本高,带宽小,可靠性低的特点。随着视频卫星星座的建设,大量的视频数据和有限的带宽资源势必将会对视频数据的压缩能力带来巨大的挑战。研究卫星视频的采集特点,进一步挖掘卫星视频的冗余机理,从而提高卫星视频的编码效率,节约宝贵的星地传输带宽资源,具有重要意义。遥感卫星采集的对地观测视频数据不同于普通的地面视频,由于卫星视频的采集受到运行轨道的约束,视频存在高空俯视,背景占比大,长时间范围内背景地貌变化缓慢以及同一区域不同卫星多次重访的特点。该特点导致重访的卫星视频之间存在大量的背景冗余信息,这种冗余信息在不同视频之间的重复编码造成了星地之间带宽资源极大的浪费。因此,与经典视频编码方法主要面向短时局部时空冗余的研究思路不同,本研究以同一区域多次重访的卫星视频为研究对象,以长程时间范围内视频间的背景知识冗余为基础,首先针对重访视频间的背景相似性和模态差异性,研究背景数据全局冗余产生的机理,构建模态统一的长程背景知识表达方法;然后针对卫星视频相对长程背景存在全局运动和局部颜色差异的问题,研究基于全局运动补偿和局部颜色模态补偿的帧间参考方法;其次针对长程背景参考中复杂的纹理结构区域颜色模态差异较大的问题,研究基于纹理结构先验知识约束的帧内预测方法;最后针对本研究的长时背景冗余去除方法和传统短时时空冗余去除方法的融合问题,研究长短时冗余去除的融合编码框架,从多个维度去除冗余信息提高编码效率。本文取得的创新性研究成果如下:（1）长程背景知识冗余与长程背景参考构建方法针对重访卫星视频之间在长时间间隔下存在背景相似性,导致海量重访数据间背景大量冗余的问题,研究背景数据全局冗余产生的机理,提出了基于长程背景知识字典的背景知识冗余表达新思路,并且研究长程间隔下模态差异形成的机理,为当前编码视频构建模态一致的背景参考模型。实验结果表明,本文构建的长程背景参考模型与当前编码帧具有高度的相似性和模态一致性。（2）基于长程背景参考的改进帧间预测方法针对卫星视频相对长程背景存在全局运动和局部颜色差异的问题,研究全局运动和局部差异的补偿方法,提出了基于全局运动补偿和局部颜色模态补偿的改进帧间参考方法,提高帧间预测方法对于编码帧和长程背景参考之间的帧间冗余表达能力,从而充分考察长程背景和编码视频之间的背景知识冗余。实验结果表明,本方法相对于HEVC在BD-Rate指标上平均降低了-14.74%,在BD-PSNR指标上平均提高了0.51d B。（3）基于长程背景局部结构知识约束的帧内预测方法针对长程背景参考中复杂的纹理结构区域颜色模态差异较大的问题,研究长程背景中的结构知识冗余表达方法,提出了基于纹理结构先验知识约束的帧内预测方法,能够有效地去除局部颜色模态差异对长程知识冗余表达的干扰,直接对长程背景中的结构先验知识进行参考。实验结果表明,本方法相对于HEVC在BD-Rate指标上平均降低了-23.10%,在BD-PSNR指标上平均提高了0.72d B。（4）去除长程冗余和短时时空冗余的融合编码框架针对本研究的长时背景冗余去除方法和传统短时时空冗余去除方法的融合问题,研究基于率失真优化的最佳预测模式选择方法,提出了去除长程背景知识冗余和短时时空冗余相结合的卫星视频融合编码框架,从而最大化地消除卫星视频的冗余信息,提高编码效率。实验结果表明,融合编码框架相对于HEVC在BD-Rate指标上平均降低了-31.69%,在BD-PSNR指标上平均提高了1.11d B。综上所述,本文面向卫星视频在天基信息网络中实时传输的压缩瓶颈,通过研究遥感卫星视频编码场景下的长程背景知识冗余,完成了长程背景知识冗余与长程背景参考构建方法、基于长程背景参考的改进帧间预测方法、基于长程背景局部结构知识约束的帧内预测方法以及去除长程冗余和短时时空冗余的融合编码框架等技术与理论的研究。在基础理论和关键技术方面的研究成果可以为卫星视频的编码提供新的研究思路。