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卫星通信
2010/11/30 13:31

基于多DSP+FPGA的卫星遥感图像压缩系统设计

21IC电子网  

目前的卫星遥感图像压缩系统硬件方案大多基于高性能可编程逻辑器件FPGA[2-4]。但这种方案整系统成本居高不下,且FPGA存在单粒子翻转效应。因此,笔者提出一种多DSP+FPGA的硬件设计结构,使用DSP取代FPGA完成核心算法,而仅用一个FPGA进行管理和控制。该硬件设计成本较低。

1 基于双正交叠式变换的低复杂度图像压缩方法

1.1 双正交重叠变换的快速整数实现

在有损压缩中,通常先对图像矩阵进行正交/双正交变换,使能量分布集中,表示更为稀疏。离散余弦变换(DCT)由于具有良好的去相关效果,并且存在相应的快速算法,应用广泛。双正交重叠变换继承了DCT 计算简便、存储要求低的特点,同时克服了DCT的块效应。这里以LBT为蓝本提出双正交重叠变换的快速整数实现算法,所有系数均采用分母为2的幂、分子为整数的分数近似,从而使整个变换过程只需要整数加法和位移运算。图1给出了一维binLBT的实现流程,二维变换按先行后列的顺序分别进行一维变换。

1.2 零树编码的简化与改进

SPIHT作为一种高效零树编码方法,对位平面进行了集合划分,将大量的非重要位0集中到几个具有特定模式的集合里面,并对含有重要位的此类集合进行划分,直至将集合划分为具体的元素。LBT系数块中存在着类似零树结构。图2中给出了模仿小波变换中树结构的LBT块变换中的零树划分方法,其中每一个线框对应着一个系数,实线则将64个系数分为10个子带。由于块变换具有集中能量的作用,系数的能量由左上到右下逐渐减少。

在每一子带中,首先使用Golomb方法编码,再将其输出码流输入到MQ编码器,进行下一步的编码。零树编码过程应用了零树结构中父子节点间的相关性,需要在已知父节点的情况下定位它的子节点。因此,在LBT系数输出后进入编码器前,利用线性索引的方法对LBT系数重新排序,将其放置在一维数组里。

 

 

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