随着遥感对地观测向高分辨力、宽覆盖和多时相的方向发展,遥感图像的数据生成量正迅速增长,而卫星信道下行带宽和星上的存储资源十分有限,因此研究如何利用图像信号存在的各种天然冗余,使采样图像压缩算法减少传输数据率和存储数据量是十分必要的。目前高分辨率的对地观测卫星多采用多光谱传感器,而多光谱／高光谱遥感图像压缩技术在星上受限环境下的应用,一直是图像压缩领域十分重要的理论研究课题。本文从多个方向对其进行了深入理论分析和应用研究,提出了自己的方法,主要完成了以下几项工作：研究并综述了星载遥感图像压缩的国内外研究现状,分析了多光谱和高光谱遥感图像的空间谱间数据特性,并针对星载MHDC有损压缩要求改进了3D-SPECK算法的排序和链表结构使其更快速和易于硬件实现,提出了联合KLT和组合SPECK的算法,相比同类型的算法,在压缩比超过2：1时,其图像其解码质量提高1到2dB。对2012年最新的CCSDS MHDC无损压缩标准的内容进行了研究,探讨了FL预测器同LMS自适应滤波的关系,并对其多光谱压缩的参数设置及性能影响进行了实验和探讨。根据多光谱遥感CCD推扫成像的特点,提出了V字扫描预测法,使MHDC无损算法对空间变化不剧烈的图像压缩比提高可达19.98%首次将MHDC的FL预测器应用到多光谱压缩感知的图像重建上,提出了一种多谱段遥感的压缩感知可实现应用框架,对分块压缩感知的多光谱信号,用多谱段FL预测残差在多方向双树复小波基下,联合SPL重构实现了遥感多光谱图像的高质量快速重构,在大大减少了压缩采样的内存消耗和重构的计算量的同时,比单独进行重构的快速算法和BP算法图像重建质量提高了2个dB左右。在上述工作的基础上,通过算法理论研究,根据遥感图像场景特点,优化FL预测器的LMS收敛控制参数和双树复小波下双阈值收缩SPL迭代的收敛控制参数设置,并提出了一种在CS测量域预测残差的2范数最小约束下,自适应迭代的残差重构方法,使多光谱图像重构质量相对未经联合优化和约束迭代时,比前述算法再次平均提高了0.3-1个dB左右,减少了计算时间,迭代自适应停止。本文的研究内容受“高分辨率对地观测系统工程重大专项”支持,该项目属“十二五”规划和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的16个重大专项之一,文中相应的工作已于2012年7月交付验收。