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基于ADV202的遥感图象压缩系统及其后处理技术研究

张磊  
【摘要】: 随着人类从信息时代向空间时代的迈进,遥感技术迅速发展起来。它集中了空间、电子、光学、计算机通信、精密机械等学科的最新成就,成为当代高新技术的一个重要组成部分,在地球资源管理、环境监测、军事侦察等方面得到了日益广泛的应用。但随之也带来了遥感数据的海量增长,这对存储容量和传输速率都提出了极高要求,因而进行有效的数据压缩就显得特别迫切和重要。 由于遥感图象具有分辨率高、信息量大、冗余度低的特点,传统的压缩方法如JPEG、DPCM在应用于遥感图象压缩时都有一定的局限性,压缩效果不理想。JPEG2000国际标准的出台为遥感图象的压缩提供了新的解决途径。它所具有的一些特性使得其可很好地满足现阶段遥感图象的压缩要求,所以在遥感图象压缩的应用背景下,对JPEG2000标准进行研究是十分有必要的;然而,在硬件实现方面,考虑到压缩效果的同时,压缩速度也是不容忽视的,由于JPEG2000更为优越的压缩性能,算法的复杂度相对于JPEG也显著增加,图象压缩的时间也大大延长。因此如何实时或近时实现JPEG2000压缩对于星上作业和传输等方面而言都具有十分重要的现实意义。基于此本文对JPEG2000硬件实现及其相关问题进行了研究。 首先,本文对JPEG2000编码系统的基本理论进行了深入研究,论述了JPEG2000的基本压缩原理。并按其压缩流程详细地介绍了各部分的原理与实现方法,然后以此为参照,结合遥感图象及其压缩的特殊要求,对JPEG2000在遥感图象压缩中的优势进行了讨论,为实际应用奠定了必要的理论基础。 然后,针对遥感图象的特点以及星上压缩的具体情况和特殊要求,从硬件和软件两个层面给出了具体的设计方案,并采用模块化的设计思想设计了以ADV202为主要算法芯片,以DSP、FPGA为主要控制芯片的遥感图象压缩系统,在确保其稳定性的基础上得到了较高的处理速度和压缩效果,并且根据实际仿真的需要设计了USB接口等辅助部分,实现了基于JPEG2000的遥感图象压缩。 最后,针对JPEG2000压缩码流在传输过程中遇到干扰较大和在特殊情况下解压缩图象有分块现象的问题,采用不等差错保护和小波软阈值法分别对JPEG2000压缩码流和解压缩后图象进行后处理,以使压缩码流有更好的抗误码能力,解压缩图象有更好的视觉效果,完善了整个系统的设计。 本文实现的遥感图象压缩系统,完成了对遥感图象的JPEG2000的压缩,并且取得较理想的压缩效果和运算速度。通过对压缩码流的后处理,使其在抗误码能力上有了一定的提高,为解压缩端得到效果较好的解压缩图象提供了保障。通过对解压缩图象的后处理,使其在视觉效果上有了一定的改善。实验结果证明本文硬件系统和算法适用于遥感图象压缩的特殊要求,并取得了比较理想的效果。


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