本文關(guān)鍵詞：空間大面陣紅外探測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)損壓縮系統(tǒng)的研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)損壓縮 相關(guān)性 線性預(yù)測(cè) JPEG2000 FPGA ASIC

【摘要】：隨著空間遙感技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)的快速發(fā)展,空間大面陣探測(cè)器獲取的圖像包含的信息量日益增加。海量高分辨率圖像數(shù)據(jù)給有限的衛(wèi)星存儲(chǔ)容量和傳輸帶寬造成了壓力,直接影響到了探測(cè)器工作的時(shí)效性。為了解決這個(gè)問題,國(guó)內(nèi)外研究人員都在積極地研究星上圖像壓縮技術(shù)。在保證圖像質(zhì)量滿足應(yīng)用要求的前提下,對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行可控的壓縮,減少數(shù)據(jù)量從而降低對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和下傳能力的要求。根據(jù)壓縮過(guò)程中是否存在信息損失,圖像壓縮被分為有損壓縮和無(wú)損壓縮兩大類。本文研究紅外弱小目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)壓縮,為了保證目標(biāo)檢測(cè)的有效性,避免傳輸過(guò)程中信息損失對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的結(jié)果造成影響,本文重點(diǎn)研究空間大面陣紅外探測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮技術(shù)。本課題來(lái)源于國(guó)家863某項(xiàng)目,大面陣紅外探測(cè)器帶來(lái)海量的圖像數(shù)據(jù),通過(guò)星上數(shù)據(jù)處理對(duì)可疑目標(biāo)區(qū)和感興趣目標(biāo)區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)下傳,可以減少一定的數(shù)據(jù)量,對(duì)這些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)損壓縮可以進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)量。根據(jù)應(yīng)用要求,本文需要設(shè)計(jì)一個(gè)壓縮比3倍以上,數(shù)據(jù)處理速率達(dá)Gbps級(jí)別的低功耗實(shí)時(shí)無(wú)損壓縮系統(tǒng)。圍繞這個(gè)目標(biāo),本文首先深入研究了常用的星上無(wú)損壓縮算法的實(shí)現(xiàn)思想,并詳細(xì)分析了多幀探測(cè)下連續(xù)紅外圖像序列的相關(guān)性;在此基礎(chǔ)之上,采用基于線性預(yù)測(cè)和JPEG2000無(wú)損模式的壓縮方法,相比于傳統(tǒng)的靜態(tài)圖像壓縮算法,該方法充分利用了連續(xù)圖像的幀間相關(guān)性,通過(guò)幀間預(yù)測(cè)提高了圖像的壓縮比;然后,本文選用“FPGA+ASIC(Application Specific Integrated Circuit)”的架構(gòu)研制了一套基于國(guó)產(chǎn)化高速圖像壓縮專用芯片(雅芯天圖)的無(wú)損壓縮系統(tǒng),并完成了原理圖和PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計(jì);最后,通過(guò)編程和調(diào)試實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)性能,系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力最高可達(dá)1.64Gbps;對(duì)某衛(wèi)星實(shí)際探測(cè)的紅外圖像進(jìn)行了壓縮,用JPEG2000算法進(jìn)行單幀壓縮的無(wú)損壓縮比為2.2838,用本文設(shè)計(jì)的壓縮系統(tǒng)進(jìn)行多幀分組壓縮的無(wú)損壓縮比為3.0142,壓縮比提高了32%。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)損壓縮 相關(guān)性 線性預(yù)測(cè) JPEG2000 FPGA ASIC
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP751
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景和意義11-12
• 1.2 衛(wèi)星圖像壓縮算法及圖像壓縮系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)12-17
• 1.2.1 星上圖像壓縮算法的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 星上圖像壓縮系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 星上數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)16-17
• 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排17-18
• 第二章 圖像無(wú)損壓縮的基本理論18-32
• 2.1 圖像無(wú)損壓縮的基本原理18-23
• 2.1.1 預(yù)處理19
• 2.1.2 去相關(guān)19-22
• 2.1.3 熵編碼22-23
• 2.2 三種常用的無(wú)損壓縮標(biāo)準(zhǔn)算法23-29
• 2.2.1 CCSDS-LDC算法23-25
• 2.2.2 JPEG-LS算法25-27
• 2.2.3 JPEG2000算法無(wú)損壓縮模式27-29
• 2.3 圖像無(wú)損壓縮算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于線性預(yù)測(cè)和JPEG2000無(wú)損模式的壓縮方法32-40
• 3.1 紅外圖像序列的相關(guān)性32-34
• 3.1.2 空間相關(guān)性32-33
• 3.1.3 時(shí)間相關(guān)性33-34
• 3.2 預(yù)測(cè)去相關(guān)34-39
• 3.2.1 幀內(nèi)預(yù)測(cè)34-35
• 3.2.2 幀間預(yù)測(cè)35-37
• 3.2.3 基于線性預(yù)測(cè)和JPEG2000算法的無(wú)損壓縮方法37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第四章 圖像無(wú)損壓縮系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)40-56
• 4.1 圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想40-41
• 4.2 壓縮系統(tǒng)的整體方案41-48
• 4.2.1 FPGA選型42-43
• 4.2.2 轉(zhuǎn)接板的介紹43-44
• 4.2.3 壓縮板的介紹44-48
• 4.3 壓縮系統(tǒng)關(guān)鍵接口的設(shè)計(jì)48-55
• 4.3.1 LVDS接口設(shè)計(jì)48-51
• 4.3.2 J30J接口設(shè)計(jì)51-55
• 4.3.3 UART接口設(shè)計(jì)55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 壓縮系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-71
• 5.1 FPGA開發(fā)流程56
• 5.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的劃分56-62
• 5.2.1 轉(zhuǎn)接板模塊57-60
• 5.2.2 壓縮板模塊60-62
• 5.3 壓縮系統(tǒng)的結(jié)果分析62-70
• 5.3.1 系統(tǒng)功能仿真62
• 5.3.2 紅外圖像壓縮62-64
• 5.3.3 探測(cè)器非均勻性對(duì)壓縮比的影響64-69
• 5.3.4 圖像幀間偏移對(duì)壓縮比的影響69
• 5.3.5 圖像的重構(gòu)69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果76

【參考文獻(xiàn)】

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1 祁志恒;姜U，

本文編號(hào)：646186