基于CCSDS-IDC的星载图像压缩算法的研究

发布时间：2017-05-16 08:12

  本文关键词：基于CCSDS-IDC的星载图像压缩算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现如今,越来越多的探索和遥感卫星被发射升空,这些航天器大多搭载了遥感成像设备,而且成像设备的精度也大大增加,由此产生的大量图像数据以及有限的数传带宽对星载图像压缩设备的能力提出了更高的要求。本文研究了CCSDS图像压缩标准,一种专门为星上图像压缩解压而设计的图像压缩标准,并提出了增强其并行处理能力的改进方法。图像压缩算法主要有2个阶段:小波变化和位平面编码。本文的主要工作为:(1)详细分析了CCSDS-IDC标准中描述的图像压缩和解压算法,分析了其中的各个算法以及一些影响性能的关键参数。(2)尝试了使用JPEG2000标准中推荐的5/3整数小波变换来替代CCSDS图像压缩标准中的9/7整数小波变换,以降低对硬件资源的消耗。(3)在位平面编码阶段,通过改进算法使得位平面之间可以相互独立的进行编码而不需要依赖上一级位平面的编码状态变量,从而既能通过并行化提高处理能力,也可以节省存储中间状态的存储空间。(4)本文使用visual C#对编码和解码进行了软件实现,验证了算法的正确性,并对选取不同参数情况下算法的性能进行了实验。实验结果表明尽管经过了并行化改进,压缩生成的二进制码流格式仍然满足CCSDS标准。
【关键词】：CCSDS 图像压缩 小波变换 位平面编码 并行化 C# DSP FPGA ASIC 5/3小波变换 熵编码 遥感图像
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP751
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-18
• 1.1 引言14
• 1.2 图像压缩算法简介与发展现状14-16
• 1.3 本文的研究内容和结构16-18
• 1.3.1 本文的重要内容16-17
• 1.3.2 本文章节安排17-18
• 2 CCSDS图像压缩算法分析18-40
• 2.1 引言18
• 2.2 离散小波变换18-24
• 2.2.1 浮点DWT19-20
• 2.2.2 定点DWT20-21
• 2.2.3 2 维DWT21-22
• 2.2.4 多级DWT变换22-23
• 2.2.5 子带权重系数23-24
• 2.3 比特平面编码24-40
• 2.3.1 概述24
• 2.3.2 分段压缩24-26
• 2.3.3 编码段格式26-27
• 2.3.4 DC系数编码27-32
• 2.3.5 AC系数宽度编码32
• 2.3.6 AC系数位平面编码32-38
• 2.3.7 并行化AC系数位平面编码38-40
• 3 CCSDS图像压缩算法的软件设计40-50
• 3.1 概述40-41
• 3.2 BitCodec41
• 3.2.1 optimalMapping41
• 3.2.2 mapSymbolToStream41
• 3.2.3 streamToMappedSymbol41
• 3.3 BitQueue41-42
• 3.3.1 push42
• 3.3.2 pop42
• 3.3.3 TruncateToLength42
• 3.3.4 FillToLength42
• 3.4 Block42-43
• 3.4.0 ShiftBlock和UnShiftBlock42
• 3.4.1 Limit Block42-43
• 3.4.2 BufferToBlocks和BlocksToBuffer43
• 3.5 Codec43
• 3.6 EncoderState43-44
• 3.6.1 EncoderState43-44
• 3.6.2 type操作44
• 3.6.3 sign操作44
• 3.6.4 tran操作44
• 3.7 DecoderState44-45
• 3.7.1 next44-45
• 3.8 Decoder45
• 3.8.1 Decode SingleImageToBlocks45
• 3.9 DecoderAC45-46
• 3.9.1 Decode AC45
• 3.9.2 decodeS0 与decodeS145-46
• 3.9.3 decodeS246
• 3.9.4 decodeS346
• 3.9.5 decodeS446
• 3.10 DWT46
• 3.11 Encoder46-47
• 3.11.1 EncodeBlocks47
• 3.11.2 EncodeSegment47
• 3.12 EncoderAC47-49
• 3.12.1 EncodeAC47
• 3.12.2 encodeS0 和encodeS147
• 3.12.3 encodeS247-48
• 3.12.4 encodeS348
• 3.12.5 encodeS448
• 3.12.6 blockToLinear48-49
• 3.13 Symbols49-50
• 4 算法实现与结果分析50-60
• 4.1 实验平台50
• 4.2 性能评价标准50-51
• 4.3 压缩选项与性能51-52
• 4.4 测试数据52-55
• 4.5 测试结果与参数对比55-60
• 4.5.1 小波变换基55-57
• 4.5.2 段内块数S57-58
• 4.5.3 DC和ACWidth系数的编码选项k算法58
• 4.5.4 实验结果分析58-60
• 5 总结与展望60-62
• 5.1 总结60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-64
• 硕士期间研究成果64

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王春秋;基于CCSDS标准的遥感图像压缩平台硬件系统设计[D];西安电子科技大学;2009年

2 史承兴;CCSDS图像压缩算法的研究[D];西安电子科技大学;2009年

  本文关键词：基于CCSDS-IDC的星载图像压缩算法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370303