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基于JPEG2000的卫星图像压缩/解压技术

作　者: 王振宇
导　师: 杨晓非; 姚行中
学　校: 华中科技大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 卫星模拟器卫星接收机图像压缩 JPEG2000 ADV212 FPGA
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在遥感卫星系统中，卫星接收机主要负责接收卫星在太空中获得的数据，如果数据没有经过压缩，那么数据量会非常庞大，将要占据很大的信道带宽。图像压缩无疑是卫星接收系统的重要组成部分。本文用硬件实现卫星模拟器的图像压缩与卫星接收机的图像解压缩功能。新一代图像压缩标准JPEG2000，以其优良的压缩特性和较高的抗误码率性能，已经广泛应用于航空航天领域。文章首先讨论了JPEG2000图像压缩标准的原理，包括源图像的预处理、离散小波变换、量化、熵编码等；其次设计了系统硬件实现方案，并根据方案选择了Vritex-6系列FPGA芯片XC6VLX240T和ADV212编解码芯片作为压缩系统的核心；接着根据系统要求为ADV212选择了HIPI工作模式，结合FMC标准，实现了硬件电路设计，并完成了印刷电路板的制作；然后设计了系统整体软件实现方案，包括16、24位BMP图像到YCBCR4:2:2分量图像的转换、芯片的初始化、参数配置、压缩码流的串口传输，最终实现了16、24位静态BMP图像的压缩与解压缩功能；最后分别对压缩和解压缩性能进行了分析。最后的测试结果表明，本文设计的图像压缩编码系统基本满足要求。它可将原始的16、24位BMP图像压缩成为JPEG2000格式码流输出，也可将JPEG2000压缩码流经过解压缩得到YCBCR4:2:2格式数据输出，不论是压缩编码流还是解压缩编码流经过图像还原后，图像主观质量和信噪比都能达到较好效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题来源、目的和意义  8-9
  1.2 卫星图像压缩的发展现状  9-10
  1.3 国内外 JPEG2000 专用编解码芯片研究状况  10-11
  1.4 本文的研究内容和章节安排  11-12
2 JPEG2000 标准简介  12-19
  2.1 JPEG2000 标准的特点  12-13
  2.2 JPEG2000 编解码标准框架  13
  2.3 图像预处理  13-15
  2.4 离散小波变换  15-17
  2.5 量化  17
  2.6 熵编码  17-18
  2.7 本章小结  18-19
3 系统硬件设计  19-40
  3.1 硬件系统总体结构  19-21
  3.2 FPGA 芯片设计  21-23
  3.3 ADV212 编解码芯片简介  23-31
  3.4 FMC 子卡互联结构设计标准  31-36
  3.5 PCB 设计  36-39
  3.6 本章小结  39-40
4 系统软件设计  40-51
  4.1 软件设计整体框图  40-41
  4.2 RGB 转 YCBCR4:2:2 分量  41-42
  4.3 ADV212 初始化  42-48
  4.4 码流的传输与接收  48-50
  4.5 本章小结  50-51
5 系统性能测试与分析  51-58
  5.1 图像压缩测试与分析  51-54
  5.2 图像解压缩测试与分析  54-56
  5.3 图像尺寸适应性测试与分析  56-57
  5.4 图像压缩速度测试  57
  5.5 本章小结  57-58
6 总结与展望  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录 ADV212 与 LPC 连接图  64-68

基于JPEG2000的卫星图像压缩/解压技术

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