收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

雷达图像编码器的并行处理研究与实现

刘营  
【摘要】:为了重现真实的海事全过程,船载航行数据记录仪需要1秒内记录3帧或更多的雷达图像。由于存储介质容量的限制,为了能有效地记录雷达图像数据,必须对雷达图像进行压缩编码。作为最新的静态图像压缩标准,JPEG2000算法有着卓越的图像压缩性能,从而获得了广泛的应用;然而,JPEG2000算法具有较高的复杂性和不完善之处,并不适用于雷达图像。本文针对船载航行数据记录仪所记录的雷达图像的特点,对JPEG2000算法的部分模块进行了改进,并设计了适合于雷达图像编码器的VLSI结构,最终完成了雷达图像记录卡的设计,具体研究内容如下: 首先,针对雷达图像的特点,对JPEG2000算法中的直流电平平移模块和量化模块进行了改进。通过分析直流电平平移与无直流电平平移两种方法的优缺点,得出雷达图像不需要进行直流电平平移的结论,减少了编码过程的运算,节省了硬件开销,提高了编码性能。根据人眼的视觉特性,建立了彩色雷达图像码流长度与红、绿、蓝三分量分量量化步长之间的数学模型,得到了最优的三分量量化步长间的比例关系。为了便于硬件实现,采用三分量量化步长间的比例因子为整数的方法,且整数为2的整数次幂。 接着,根据现场需要记录的雷达图像帧数,设计了三种二维离散小波变换的VLSI结构,分别为:基于时间差的2D-DWT的VLSI结构,其每个时钟周期的吞吐量为2;基于SISO的2D-DWT的VLSI结构,其每个时钟周期的吞吐量为1;低复杂度的2D-DWT的VLSI结构,其每2个时钟周期的吞吐量为1。与同类吞吐量的VLSI结构相比,这三种结构在硬件开销方面均具有较好的表现。 提出了一种基于遗传算法的小波滤波器系数有理化的方法,解决了浮点型9/7小波滤波器系数难于硬件实现的问题,降低了实现的复杂度。同时,提出了一种计算多级离散小波变换整数位数的方法,确定了离散小波变换数据整数部分的最佳宽度。 然后,设计了一种嵌入式块编码的VLSI结构。由于嵌入式块编码中的位平面编码采用位运算,在图像编码的实现过程中消耗了大量的时间,因此位平面编码的设计与实现成为了提高编码速度的关键。研究了现有的位平面编码VLSI结构,设计了一种条带列与编码通道全并行的VLSI结构,解决了内部存储资源占用率高的问题。该结构可以在一个时钟周期内完成一个条带列的三种编码操作,从而可以达到每个时钟周期处理4个样本的吞吐量。 最后,设计并实现了雷达图像记录卡。根据前面所设计的并行处理实现结构,采用Xilinx公司的XC3S2000 FPGA,设计了雷达图像记录卡。根据中国船级社颁发的《船载航行数据记录仪检验指南》中有关雷达图像的测试标准,对雷达图像压缩系统进行测试,测试结果表明该系统完全达到了国际标准。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN957.52

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵楠楠;孙红星;徐心和;;改进的基于提升格式的DWT硬件实施方案[J];东北大学学报;2006年06期
2 康志伟;李珊珊;何怡刚;刘劲;;基于遗传算法的EBFB小波滤波器优化设计[J];电工技术学报;2006年11期
3 马立新;孙文强;;高速船碰撞危险模型[J];大连海事大学学报;2006年03期
4 兰旭光,郑南宁,梅魁志,刘跃虎;JPEG2000并行阵列式小波滤波器的VLSI结构设计[J];电子学报;2004年11期
5 郭杰;李云松;吴成柯;刘凯;王柯俨;;JPEG2000中DWT-EBCOT联合的高效低存储VLSI结构[J];电子与信息学报;2009年03期
6 华林,朱珂,周晓方,俞军,章倩苓;一种适用于JPEG2000的高速MQ编码器的VLSI实现[J];固体电子学研究与进展;2003年04期
7 陈升来;黄廉卿;郭静寰;;基于整型提升小波变换的图像处理及DSP实现[J];光学精密工程;2006年03期
8 韩耀东,狄红卫;基于色彩空间非线性变换的彩色图像边缘检测[J];光学技术;2004年06期
9 李萱;郭炜;;并行通道编码EBCOT中MQ编码器的硬件设计[J];信息技术;2007年05期
10 蔡小华,高志成;船载航行数据记录仪(VDR)的发展[J];航海技术;2002年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱珂;基于JPEG2000的静态图像压缩算法及VLSI实现的结构研究[D];复旦大学;2004年
2 刘雷波;JPEG2000静止图像压缩关键技术研究及VLSI实现[D];清华大学;2004年
3 邓家先;遥感图像编码技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
4 黄全平;JPEG2000算法的VLSI实现及系统集成[D];复旦大学;2005年
5 刘凯;静止图像编码器的实现结构研究[D];西安电子科技大学;2005年
6 徐欣锋;一种适应大数据量遥感图像的星上实时压缩方法[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
7 庄怀宇;内嵌图像编码中高效码率控制技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
8 熊承义;高速图像压缩编码器的VLSI结构设计研究[D];华中科技大学;2006年
9 李天伟;VDR雷达图像无损压缩编码技术研究[D];大连海事大学;2007年
10 李继良;JPEG2000图像编码的若干关键性技术研究[D];上海交通大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李祥阳;严洁;;往复机构混沌振动响应特征辩识[J];四川有色金属;2010年02期
2 何进波;;高校科技创安资源有机整合与可持续发展研究[J];安防科技;2010年01期
3 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
4 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期
5 周保平;陈立平;;新疆南疆棉花高效生产综合决策支持系统研究[J];安徽农业科学;2009年28期
6 秦鹏;夏枫耿;明飞平;吴振强;;基于遗传算法优化BP神经网络的小球藻生长模型的建立与应用[J];安徽农业科学;2011年10期
7 曹素兵;朱婵;;RNA二级结构遗传预测算法中的选择操作研究[J];安徽农业科学;2011年14期
8 郭强;罗长寿;魏清凤;;基于遗传算法神经网络模型的蔬菜价格预报[J];安徽农业科学;2011年26期
9 吴华;徐甜;;机器翻译中源语分析的研究与探讨[J];安阳工学院学报;2006年02期
10 李其虎;任国强;吴钦章;王明富;;高速多级二维IWT的IP核设计与实现[J];半导体光电;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐文文;赵斌;龙连春;;基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 刘营;郝燕玲;王仁龙;;一种离散小波变换的优化并行硬件结构[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 李迎春;刘培培;侯燕;明艳杰;;管道盗警信号能量分布特征的小波包分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 王小方;吴敏;欧阳丽玉;唐青松;;一种GA-PID算法及其在DC-DC转换器中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 粟晓玲;史银军;;基于水资源转化模拟的内陆河流域水资源优化配置研究[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
8 张远安;张春荣;强勇;;基于相位编码信号的MIMO雷达正交波形设计的研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
9 尚丽娜;高广春;赵胜颖;;三级提升小波变换的硬件实现[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
10 左言言;严才宝;;一种新的GA优化四自由度主动悬架控制[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
6 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
7 全惠敏;电能质量相关信号的S变换检测算法及应用研究[D];湖南大学;2010年
8 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
9 关丛荣;条纹分隔颜色格雷码结构光三维测量技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 姚宗健;横向振动在周期复合结构板中传播问题的研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
6 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
8 田键;磁粉检测系统中图像增强的方法研究[D];长春理工大学;2010年
9 李璐璐;基于UML的计算机组卷系统的分析与设计[D];长春理工大学;2010年
10 潘俊任;基于相似度的模糊推理算法研究[D];浙江理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王洁民,周源华;采用分形与小波相结合的新型图像压缩方法[J];半导体技术;2001年04期
2 黎宝峰,陈杰,颜永红;适于SoC的统一设计语言SystemVerilog[J];半导体技术;2003年12期
3 程子敬,周孝宽,周付根,王非;图像数据实时压缩技术研究[J];北京航空航天大学学报;1999年04期
4 张雪松,倪国强,周立伟;基于 JPEG 标准实时图像编码系统的研究[J];北京理工大学学报;1998年02期
5 刘雷波,李德建,孟鸿鹰,张利,王志华,陈弘毅,夏宇闻;JPEG2000 EBCOT编码器的VLSI结构设计[J];北京邮电大学学报;2003年04期
6 金建海,刘爱华;船用黑匣子中主机和外部传感器数据通信的实现[J];船舶力学;2002年04期
7 杨亮洁,牟乃夏,薛重生;城市遥感图像的地理分析与城市空间格局演变研究[J];测绘科学;2005年03期
8 郑伟强;合成孔径雷达图象低失真压缩研究[J];电讯技术;1997年03期
9 张德干,郝先臣,高光来,赵海;一种基于快速傅立叶变换的小波变换方法[J];东北大学学报;2000年06期
10 张晓辉,李莹,王华勇,赵宏;应用特征聚合进行中文文本分类的改进KNN算法[J];东北大学学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张正阳;高性能图像编码研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 耿立红;空间太阳望远镜高速数据传输系统[D];中国科学院云南天文台;2001年
3 孙文军;基于整数小波变换的全色遥感图像压缩技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
4 邓家先;遥感图像编码技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
5 柯丽;基于小波变换的空间遥感图像实时压缩方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 林海涵;JPEG2000图像编码研究及DSP实现[D];浙江大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭飚,陈曾平,庄钊文,肖怀铁;基于高分辨率二维雷达图像的特征提取与目标识别[J];航天电子对抗;1998年02期
2 杨常清,金良安,王孝通,瞿学林;基于域块化预处理的雷达图像分形压缩方法[J];航海技术;2003年01期
3 马建萍;严恭敏;王保卫;;OpenGL在雷达图像实时显示中的应用[J];航空计算技术;2005年04期
4 韩最蛟,万世基,孟新;雷达图像特征信息提取及多源数据复合处理的地质应用研究[J];遥感技术与应用;1996年04期
5 刘本永,杨万麟;基于正则变换的雷达目标成像识别[J];系统工程与电子技术;1999年03期
6 马林;;雷达目标识别技术综述[J];现代雷达;2011年06期
7 刘先锋,郑明洁;一种检测SAR图像边缘的方法[J];上海航天;2001年03期
8 李天伟,贾传荧,李春鑫;基于改进小波包分析的雷达图像消噪方法[J];计算机工程;2005年16期
9 陈龙;;地质雷达在煤田灭火中的应用[J];中国西部科技;2009年07期
10 白素萍,张子鹤;基于数字图像处理的雷达图像动目标点迹提取和跟踪[J];舰船电子工程;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张宏飞;;机载雷达图像小波降噪[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
2 史晓明;刘文斌;高淑芬;王欣;;SAR图像滤波方法研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年
3 王英春;苏晓宏;;小波理论在雷达图像压缩中的应用[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
4 翟来娟;许小剑;;基于sinc模型的目标散射中心峰值特征提取算法[A];全国第十届信号与信息处理、第四届DSP应用技术联合学术会议论文集[C];2006年
5 王运锋;王建国;赵志钦;黄顺吉;;雷达图像分维特征提取[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
6 李勇增;郑细华;;如何应用卫星云图和雷达回波观测夜间云[A];中国气象学会2007年年会气象综合探测技术分会场论文集[C];2007年
7 张汉春;;RIS-K2探地雷达的地下管线图像特征[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
8 张礼宝;王会山;张晰莹;陈农;;多普勒雷达图像在飞机人工增雨作业指挥中的应用[A];中国气象学会2006年年会“人工影响天气作业技术专题研讨会”分会场论文集[C];2006年
9 张宏飞;;机载雷达图像道路识别(脊波变换)[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
10 李志鹏;;一种实时雷达图像检测方法及其硬件实现[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 鲍琳 徐超;雷达图像和电子海图叠加显示[N];中国船舶报;2008年
2 杨洁;成功接收第一幅环境卫星雷达图像[N];科技日报;2005年
3 春晓;遥感飞机:全天候监测灾情[N];中国国防报;2008年
4 深圳商报记者 王淮林 实习生 李常辉;随时上网看台风实时路径[N];深圳商报;2006年
5 晓秋;土卫六上发现“海洋”[N];工人日报;2007年
6 陈勇;看清了,月球南极可能没多少冰[N];新华每日电讯;2006年
7 实习生 张梦然;利用龙卷风图像可预警风暴[N];科技日报;2008年
8 记者 张礼庆;埃及说:我有意见[N];新华每日电讯;2000年
9 记者 陈磊杨纯 操秀英;他们,遥感着灾区的“脉搏”[N];科技日报;2008年
10 ;2000多万数据 并行处理显身手[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 李天伟;VDR雷达图像无损压缩编码技术研究[D];大连海事大学;2007年
3 李森;基于IEM的多波段、多极化SAR土壤水分反演算法研究[D];中国农业科学院;2007年
4 种劲松;合成孔径雷达图像舰船目标检测算法与应用研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
5 胡庆荣;含水含盐土壤介电特性实验研究及对雷达图像的响应分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
6 邵永社;雷达图像定位方法与关键技术研究[D];同济大学;2006年
7 曹广真;多源遥感数据融合方法与应用研究[D];复旦大学;2006年
8 江标初;雷达景象可匹配性及相关问题研究[D];同济大学;2007年
9 陈艳玲;星载SAR及InSAR技术在地球科学中的应用研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
10 杨靖宇;摄影测量数据GPU并行处理若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张鑫;雷达图像显示处理[D];大连海事大学;2011年
2 史海南;雷达图像综合处理与显示系统的研究[D];大连海事大学;2012年
3 孔晨;雷达图像综合处理与传输系统[D];大连海事大学;2011年
4 刘春旭;雷达图像数字化显示[D];大连海事大学;2010年
5 刘东琦;无人机雷达图像目标识别算法的研究[D];辽宁大学;2012年
6 曹甜甜;基于雷达图像的机场跑道异物检测系统搭建及算法研究[D];北京交通大学;2012年
7 田守东;基于雷达图像的目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 秦帅;雷达图像与光学图像融合算法研究[D];北方工业大学;2012年
9 丛琳;真实感雷达图像的仿真研究[D];大连海事大学;2010年
10 刘强;京沪高速铁路路基岩溶浅埋段注浆效果检测与评判方法试验研究[D];北京交通大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026