基于fpga實(shí)時圖像壓縮算法的實(shí)現(xiàn)

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1、基于FPGA實(shí)時圖像壓縮算法的實(shí)現(xiàn)作者姓名付雷導(dǎo)師姓名、職稱李亞超副教授一級學(xué)科信息與通信工程二級學(xué)科信號與信息處理申請學(xué)位類別工學(xué)碩士提交畢業(yè)論文日期2014年12月學(xué)校代碼10701學(xué)號1202121147分類TN82號TN957.52密級公開西安電子科技大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文基于FPGA實(shí)時圖像壓縮算法的實(shí)現(xiàn)作者姓名：付雷一級學(xué)科：信息與通信工程二級學(xué)科：信號與信息處理學(xué)位類別：工學(xué)碩士指導(dǎo)教師姓名、職稱：李亞超副教授提交日期：2014年12月Implementationofreal-timeimagecompressionalgorithmbasedonFPGAAthesissubm

2、ittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsofMastergraduationinInformationandCommunicationEngineeringByFuleiSupervisor:Prof.LiyachaoDec2014西安電子科技大學(xué)畢業(yè)論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)

3、或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切的法律責(zé)任。本人簽名：日期：西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用畢業(yè)論文的規(guī)定，即：研究生在校學(xué)習(xí)期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱和借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時本人保證，畢業(yè)后結(jié)合畢業(yè)論文研究課題再撰寫的文章一律署名單位為西安電子科技大學(xué)。（保密的論文在解密后遵守此規(guī)定）本

4、人簽名：導(dǎo)師簽名：日期：日期：摘要摘要為驗證高速平臺上實(shí)時SAR成像的效果，需將圖像實(shí)時傳到地面，由于高分辨SAR圖像數(shù)據(jù)量較大而遙測的傳輸能力有限，傳統(tǒng)的圖像壓縮方法無論是在壓縮比還是在實(shí)時性上均無法滿足當(dāng)前的需求。本文對傳統(tǒng)的圖像壓縮算法進(jìn)行了改進(jìn)，使其更適用高速平臺上的要求并充分利用了FPGA的可并行處理以及流水操作的性能，設(shè)計實(shí)現(xiàn)了針對光學(xué)和SAR圖像通用的具有高壓縮比和高實(shí)時性的圖像壓縮系統(tǒng)。1．在傳統(tǒng)圖像壓縮算法的基礎(chǔ)上，提出了壓縮性能更好的改進(jìn)圖像壓縮算法，這種算法通過減少小波變換的階數(shù)、對小波系數(shù)矩陣中代表對角細(xì)節(jié)分量的HH1子帶不編碼以及對不同的小波子帶采用不同的精煉次數(shù)的

5、方式來提高壓縮比以及減少運(yùn)算量。2.在進(jìn)行圖像預(yù)處理時，采用了統(tǒng)計直方圖的量化方式將像素點(diǎn)為16位的值量化成8位，這種量化方式與傳統(tǒng)的量化方式相比降低了圖像中噪聲對量化的影響；同時利用在實(shí)時成像過程中，相鄰兩幅圖像的目標(biāo)場景重疊度高的特點(diǎn)，對當(dāng)前圖像量化所需要的參數(shù)使用前一幅所統(tǒng)計出來的值，這樣便可以將統(tǒng)計直方圖和量化并行運(yùn)行，提高了圖像像素點(diǎn)量化的實(shí)時性。3.基于FPGA實(shí)現(xiàn)二維提升小波變換時，先流水取系數(shù)矩陣的前三行進(jìn)行小波變換，當(dāng)進(jìn)行下一次小波變換時，重復(fù)取上一次的最后一行作為下次小波變換輸入的開始行；這相對于傳統(tǒng)方法先將行向量進(jìn)行奇偶分離再進(jìn)行小波變換的方法節(jié)約了存儲器資源。當(dāng)行變換

6、生成了四個高頻分量和四個低頻分量時，對高頻分量和低頻分量同時進(jìn)行列小波變換，實(shí)現(xiàn)了行變換和列變換的并行運(yùn)行，提高了圖像壓縮的實(shí)時性。4.基于FPGA實(shí)現(xiàn)SPIHT編碼時，首先將根節(jié)點(diǎn)、直接后代和間接后代分別放到三個不同的存儲器中，進(jìn)行系數(shù)精煉時，將確定為重要的系數(shù)值(LSP)存儲到特定的寄存器中，每次精煉后，更新三個存儲器中的值，直到精煉結(jié)束，這樣處理大大減少了程序的復(fù)雜性，減少了邏輯的嵌套，提高了程序的穩(wěn)定性；在進(jìn)行編碼操作時將二維提升小波變換生成的子模塊并行編碼，提高了實(shí)時性。5.對實(shí)驗的結(jié)果進(jìn)行了分析，改進(jìn)SAR圖像壓縮算法峰值信噪比（PSNR）I西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文為31.5

7、9dB，圖像壓縮比為8.23:1，均高于傳統(tǒng)的圖像壓縮算法。在實(shí)時性方面，對于320x256大小的圖像，在頻率100M的情況下，需要4.489ms；對于2048x2048點(diǎn)的SAR圖像壓縮時間為180.863ms，可滿足PRF為10k以內(nèi)的實(shí)時SAR成像系統(tǒng)。驗證了改進(jìn)方案具有壓縮比高，失真度低，實(shí)時性高的優(yōu)點(diǎn)，因此能滿足高速平臺上圖像壓縮系統(tǒng)的要求。關(guān)鍵詞：高速平臺，SAR，圖像壓縮，F(xiàn)PGA，實(shí)時性論文類