【摘要】：圖像無(wú)損/近無(wú)損壓縮具有信息保真度高的優(yōu)勢(shì),在衛(wèi)星遙感、深空探測(cè)等空間應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求。本論文涉及某衛(wèi)星遙感高幀頻凝視相機(jī)圖像數(shù)據(jù)的無(wú)損/近無(wú)損壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),面臨高保真、強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可靠壓縮技術(shù)難題,需解決壓縮與保真矛盾、實(shí)時(shí)壓縮資源需求大與星上資源有限矛盾。圖像單幀無(wú)損/近無(wú)損壓縮比一般較低,利用圖像幀間的相關(guān)性可提升壓縮比。本文針對(duì)圖像幀間無(wú)損壓縮方法、FPGA高效計(jì)算結(jié)構(gòu)以及星載壓縮系統(tǒng)開展應(yīng)用研究。首先,針對(duì)圖像壓縮與保真矛盾,基于LOCO-3D幀間壓縮算法,提出了一種幀間圖像無(wú)損/近無(wú)損一體化壓縮方法,改進(jìn)設(shè)計(jì)了幀內(nèi)、幀間預(yù)測(cè)器組,通過預(yù)測(cè)誤差最小化準(zhǔn)則在線選擇最佳預(yù)測(cè)器,實(shí)現(xiàn)幀內(nèi)/幀間預(yù)測(cè)一體化,無(wú)損壓縮比相比JPEG-LS幀內(nèi)壓縮方法提高60%、相比LOCO-3D幀間壓縮方法提高18%。其次,針對(duì)星載有限資源約束下實(shí)時(shí)壓縮難題,提出了幀間無(wú)損-近無(wú)損一體化壓縮FPGA高效計(jì)算架構(gòu),設(shè)計(jì)了多路并行預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu),破解了上下文地址沖突和像素重建環(huán)路延時(shí)瓶頸,提高了像素吞吐率,在XILINX宇航級(jí)FPGA(XQR4VSX55-10CF1140)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),壓縮像素率高達(dá)38.36 Mpixel/s。最后,結(jié)合應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了結(jié)合SRAM型和反熔絲型FPGA的星載圖像實(shí)時(shí)壓縮系統(tǒng),突破了SRAM型FPGA“動(dòng)態(tài)刷新+三模冗余”、圖像緩存漢明編碼、碼流緩存RS檢糾錯(cuò)編碼的抗單粒子翻轉(zhuǎn)關(guān)鍵技術(shù),完成了系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證,滿足應(yīng)用需求。研制的星載圖像壓縮系統(tǒng)通過功能和性能測(cè)試,對(duì)512×512×12bit的測(cè)試圖像集,平均無(wú)損壓縮比為2.6,近無(wú)損壓縮比(Near=2)為5.3,典型壓縮延時(shí)為900?s,滿足任務(wù)需求,驗(yàn)證了本文成果的有效性。
【圖文】：

獲得最終碼流。1nni iinn nX a XE X X [16]為基于幀間 DPCM 的代表算法。L間臨近像素建立當(dāng)前像素的預(yù)測(cè)系數(shù)階數(shù)，12 階系數(shù)訓(xùn)練窗口如圖 1-1 所線性預(yù)測(cè)系數(shù) ai均相等，利用最小二數(shù)和近鄰像素計(jì)算當(dāng)前像素對(duì)應(yīng)的預(yù)終碼流。LOPT-3D 計(jì)算出的預(yù)測(cè)值為獲得較好的壓縮效果，但求解最小二算，計(jì)算復(fù)雜度較高。

(e) 序列 5 (f) 序列 6 (g) 序列 7 (h) 序列 8圖 2-7 衛(wèi)星遙感測(cè)試圖像表 2-3 LOCO-3D 預(yù)測(cè)器 3 修改前后無(wú)損壓縮比對(duì)比表序列 修改前 修改后 優(yōu)化后壓縮比提升1 2.10 2.43 15.38%2 2.10 2.52 20.14%3 2.03 2.36 15.66%4 2.06 2.34 15.78%5 2.49 2.91 16.71%6 2.42 2.79 15.12%7 1.92 2.20 14.19%8 2.89 3.71 28.00%平均值 2.25 2.66 18.06%（2）幀內(nèi)-幀間壓縮算法切換LOCO-3D 幀間壓縮算法[16]和幀內(nèi)壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG-LS都是基于LOCO-I壓縮算法
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TN791

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3 武曉s，

本文編號(hào)：2679495