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如何使用FPGA实现空间图像CCSDS压缩算法的设计

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:1.98 MB | 2021-02-05

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　　随着空间技术的发展，遥感图像获得了同益广泛的应用，随之带来的遥感数据海量增长，给存储和传输都带来极大的困难，因而进行有效的数据压缩就显得特别迫切和重要。图像压缩编码技术能降低图像冗余度，从而减小图像的存储容量和传输带宽，它的研究对于遥感图像的应用具有重要的现实意义。CCSDS图像压缩算法是空间数据系统咨询委员会（CCSDS）提出的图像数据压缩算法。该算法复杂度较低，并行性好，适合于硬件实现，能实现对空间数据的实时处理，从而广泛应用于深空探测和近地观测。本文针对CCSDS压缩算法进行了研究，本文主要工作如下：

　　（1）对CCSDS编码系统的基本理论进行了深入研究，并对其编码性能进行了系统分析。总结了各种常用压缩技术的特点和算法，然后以此为参照，对CCSDS在遥感图像压缩中的优势进行了讨论。此外，从应用出发，多角度比较、分析了其编码的有效性。这部分的研究为实际应用奠定了必要的理论基础。

　　（2）介绍了Xilinx公司Vertex—II架构的FPGA硬件平台，以及所应用的Verilog HDL开发语言。描述了FPGA开发的流程，并结合流程介绍了集成开发环境ISE和仿真软件ModalSim。

　　（3）在给出总体设计方案后，按算法的功能模块给出了CCSDS编码器的FPGA实现方法和实现性能，详细介绍了位平面编码的实现和优化重点。

　　（4）将源代码下载到硬件上并用不同图像测试，在不同压缩等级设置下均通过测试。测试的验证结果表明：基于FPGA的CCSDS图像压缩算法占用资源较少，并在较高的频率下运行，设计方案在速度和资源利用率方面达到了较好的平衡，达到了预期的设计目的。

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