收藏本站
《国防科学技术大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

星载遥感图像实时压缩中的关键技术研究

王继东  
【摘要】: 将数据从空间实时传送到地面,是大部分卫星的主要任务。目前,光学遥感卫星高空间分辨率达到米级,最高可达0.1米,而每个像元所需的量化比特数已经达到了16。星载CCD相机成像后的数据传输速率达到几Gbps,而当前最先进的数传通道容量仅300~600Mbps,原始图像数据必须进行压缩。 论文在某重点项目“XXX卫星数据压缩设备研制”和“863”国家高技术研究发展计划项目“XXXX数据压缩技术”(项目编号:2006AA701121)的资助下,围绕星载遥感图像数据压缩中的关键技术开展研究,针对目前卫星遥感图像数据压缩算法主要采用基于离散余弦变换(DCT)或离散小波变换(DWT)的变换编码方法,重点研究了基于DCT的双正交重叠变换(LBT)的改进及其相应的编码算法和基于小波变换的JPEG2000的改进,并结合特定的DSP图像处理平台,研究了并行处理技术和上述算法的DSP并行实现。 现将论文主要研究结果与结论归纳如下: 1.针对二进整数LBT在DSP实现过程中出现的精度和计算复杂度问题,提出了一种适于DSP并行处理的LBT定点算法。其DSP并行实现根据行列变换的结构特点,设计了新的任务分配方式,采用多功能指令和并行处理方法,有效地提高了处理速度。实验结果表明,定点LBT同二进整数LBT相比,压缩性能更好,计算复杂度更低。 2.提出了一种改进的零树编码算法。编码算法中采用了线性索引和零树结构的快速辨识技术,编码器基于系数的统计特性,采用基于Golomb码的编码方法,利于DSP快速计算。并根据DSP并行处理技术,采取一定的代码优化措施,将编码算法进行DSP并行实现。LBT+改进零树编码算法的压缩性能接近SPIHT。 3.提出了一种面向LBT系数的基于上下文的算术编码算法。算法包含60种上下文概率模型,将MQ编码从位平面扫描过程中分离,设计了改进的MQ编码器。对于算法的DSP并行处理,进行了大幅度的任务分配调整和数据结构调整。LBT+基于上下文的算术编码算法压缩性能和SPIHT相当,稍逊于JPEG2000。 4.提出了一种适于DSP并行的改进JPEG2000算法。算法的改进包括:基于后拉伸的二维小波定点实现方法、嵌入式比特平面编码(EBC)过程中的符号编码独立、上下文模型的调整、MQ编码分离及编码器改进。为了节约内存,小波变换采用多级混叠基于行的实现方式。改进算法和JPEG2000压缩性能相当,但计算复杂度更低,更适于DSP并行实现。 5.设计了一套满足星载条件的基于FPGA和并行多DSP的图像压缩硬件处理平台。该平台具有数据处理能力强、并行性能好、易于扩展的优点,并进行了严格的可靠性设计。对采用LBT+改进零树编码算法和基于FPGA和并行多DSP硬件平台的压缩系统进行测试,在要求的性能指标与工作条件下,系统能完成相应的功能,工作稳定可靠;根据卫星遥感图像数据压缩评价方法,压缩算法性能良好。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP751

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 马舜峰;星载CCD遥感相机图像压缩技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
2 武晓玥;图像无损压缩及去噪技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 胡冰;面向战场环境立体监测的图像侦察传感器设计[D];国防科学技术大学;2010年
2 刘仰川;基于预测与JPEG2000的高光谱图像无损压缩方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘丽娟,邹雪城,雷旭,朱全庆,沈绪榜;基于小波变换图像压缩芯片的实现[J];半导体技术;2003年01期
2 程子敬,周孝宽;星载高速图像数据压缩原理样机的研制[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
3 周孝宽,姜宏旭,程子敬;基于空间重采样的遥感图像压缩[J];北京航空航天大学学报;2001年05期
4 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
5 王向阳,杨红颖;基于快速提升小波变换的多阈值嵌入零树小波图像编码算法[J];测绘学报;2002年04期
6 杜伟娜,孙军;新一代静止图像编码系统-JPEG2000[J];电路与系统学报;2002年03期
7 张晓娣,刘贵忠,曾召华,张旭;JPEG2000图像压缩编码系统及其关键技术[J];电视技术;2001年08期
8 崔旭涛;杨日杰;何友;;TMS320C6701 DSP的程序引导方法及编程实现[J];电子工程师;2006年09期
9 王冰 ,靳学明;LVDS技术及其在多信道高速数据传输中的应用[J];电子技术应用;2003年03期
10 王国秋,袁卫卫;一般的9-7小波滤波器及其图像压缩性能研究[J];电子学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钟广军;基于提升方法的图像压缩技术的研究[D];国防科学技术大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈波;基于变换的低计算复杂度低存储需求的图像压缩方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 水孝敏,许岚兵,曹辉;一种实现雷达回波图像的压缩方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
2 范建坤;李安平;;一种基于JPEG2000的半脆弱数字水印[J];安顺学院学报;2011年01期
3 吴利华;韩小炜;赵岩;刘忠立;于芳;陈陵都;;Design and implementation of a programming circuit in radiation-hardened FPGA[J];半导体学报;2011年08期
4 孙泽行,张思东;一种基于模式识别的FSK信号解调新方法的研究[J];北方交通大学学报;1996年01期
5 孙泽行,胡绍海,张思东,侯唯一;BP 网络中的熵函数准则(英文)[J];北方交通大学学报;1997年05期
6 郭玉英;朱正为;;基于小波变换的数字视频多分辨率编/解码及图像轮廓识别[J];兵工自动化;2005年05期
7 邹斌;;视频压缩与降噪技术[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2007年03期
8 闫湛慧;杨大利;;无线显示视频编解码系统研究[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2009年03期
9 周孝宽,姜宏旭,程子敬;基于空间重采样的遥感图像压缩[J];北京航空航天大学学报;2001年05期
10 程子敬,周孝宽,姜宏旭;面向星载应用的图像压缩专用芯片研制[J];北京航空航天大学学报;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓峰;戴擎宇;何佩琨;毛二可;;基于TMS320C80的图像并行处理技术研究[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
2 朱华;李岩;;GML空间数据流压缩研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 程子敬;周孝宽;;照相侦察卫星与数据高速实时压缩技术[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
4 刘代志;刘志刚;李夕海;;无人机情报信息处理中的图像处理技术[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
5 夏人康;;FPGA芯片在1.3K电影播放机中的应用[A];中国新闻技术工作者联合会2012年学术年会、五届四次理事会暨第六届“王选新闻科学技术奖”的“人才奖”和“优秀论文奖”颁奖大会论文集[C];2012年
6 于庆奎;张大宇;张海明;唐民;文亮;施蕾;;SRAM FPGA单粒子和总剂量辐射效应试验研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
7 姜恩华;韩朝军;王利娟;王璞;;小波变换在JPEG2000图像编码中的应用分析[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
8 任勇峰;刘小华;;基于记录器的多路数据结构及实时压缩方法研究[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(一)[C];2008年
9 蔡旸;吴谨;;基于DCT顺序型工作模式的JPEG算法的图像压缩的研究[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
10 陈裕华;顾晓东;张忠伟;陈晓敏;;小波快速算法VLSI实现及验证[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007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 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
3 朱少敏;多媒体数字水印若干关键算法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
4 李诗高;立体影像压缩方法研究[D];武汉大学;2010年
5 杨光;基于大型科学仪器工作站的屏幕图像识别与压缩技术研究[D];吉林大学;2011年
6 徐晓东;基于CCSDS IDC星载图像压缩算法的FPGA实现技术[D];山东大学;2011年
7 黄登山;像素级遥感影像融合方法研究[D];中南大学;2011年
8 苏哲;X射线脉冲星导航信号处理方法和仿真实验系统研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 滕学剑;基于Handel-C的CCSDS图像压缩算法实现研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
10 谭洪涛;视频图像降噪关键技术研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘博;基于小波变换的图像编码与解码技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 牛文娟;基于图像处理的烟叶分级研究[D];郑州大学;2010年
3 欧阳杰;基于灰度图像的信息隐藏算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘潇潇;基于JPEG图像的YASS隐密分析新方法[D];大连理工大学;2010年
5 孟凡勇;Huffman编码在环保实时监测系统中的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年
6 高上;液晶电视侧导光LED背光源设计与驱动控制技术[D];中国海洋大学;2010年
7 郑培秋;基于DSP和FPGA的嵌入式红外图像处理系统研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 逯仁虎;基于整数小波变换的无人机侦查图像的压缩[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 刘婷;基于GPU的图像隐写分析实现[D];华东理工大学;2011年
10 周旋;FPGA-USB-VB软硬件协同设计方法的研究与实现[D];北京交通大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈慧敏;栗苹;张英文;孙建强;李昆;;CMOS图像传感器的研究新进展[J];半导体光电;2006年06期
2 程子敬,周孝宽;星载高速图像数据压缩原理样机的研制[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
3 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
4 罗武胜;鲁琴;杜列波;;基于LBT的无线传感器网络多节点协同图像压缩算法[J];传感技术学报;2008年09期
5 曾庆喜;王强;杨英杰;;NRF2401与SPI接口的软硬件解决方案[J];东北电力大学学报;2006年01期
6 陈柠檬;刘雷波;张利;;基于THJ2K的JPEG2000图像压缩系统[J];电视技术;2007年06期
7 钟广军,成礼智,陈火旺;双正交重叠变换的整数实现算法与图像压缩[J];电子学报;2001年11期
8 张宗平,刘贵忠;基于小波的视频图像压缩研究进展[J];电子学报;2002年06期
9 谢美华;王正明;;基于边缘定向增强的各向异性扩散抑噪方法[J];电子学报;2006年01期
10 杨晓慧;焦李成;李伟;;基于第二代bandelets的图像去噪[J];电子学报;2006年11期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 刘恒殊;超光谱遥感图像压缩算法的研究[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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 蒋伟;图像编码中率失真优化算法的研究[D];上海交通大学;2008年
7 张学全;基于FPGA的星载图像压缩系统实现方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
8 雷杰;遥感图像编码算法及其硬件实现技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王柯俨;遥感图像高效压缩编码方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 吴林峰;JPEG2000及其在高光谱遥感图像压缩中的应用[D];西北工业大学;2005年
3 丁海玲;基于JPEG2000的高速遥感图像实时压缩仿真系统研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2005年
4 梁锐华;基于Bandelet变换的图像稀疏表示及压缩编码方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 刘万志;基于ARM9的图像采集系统设计[D];北京交通大学;2008年
6 翟永平;无线多媒体传感器网络中的信息分布式处理研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 周毅;基于SOPC的无线多媒体传感器节点研究[D];广西大学;2008年
8 刁云;CCSDS图像压缩算法中量化编码器的实现[D];西安电子科技大学;2009年
9 马超;无线多媒体传感器网络节点关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 赵邦宇;基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计[D];哈尔滨工业大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 罗平;适合于WMSNs的视频压缩及可靠传输编码技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 董雨西;无损音频编码算法研究[D];天津大学;2012年
3 刘思颖;CCSDS图像无损压缩及FPGA实现技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 陈利萍;基于小波变换的视频图像压缩算法的实现及优化[D];湖南师范大学;2012年
5 李明辉;基于小波分析的图像降噪算法研究[D];中南大学;2012年
6 韩先平;大尺寸光测图像序列复合压缩算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 陈军,吴成柯;基于整数提升小波变换的彩色图像零树编码算法[J];电路与系统学报;2002年02期
3 苗世洪,王少荣,刘沛,程时杰;数据压缩技术在电力系统通信中的应用[J];电力自动化设备;1999年03期
4 李德建,孟鸿鹰,王志华,王学进;JPEG2000标准的特点及应用[J];电视技术;2001年01期
5 张昊,刘沛;基于双正交小波的电力系统故障录波数据压缩[J];电网技术;2000年11期
6 何赞峰,赵冬梅,高曙,郑朝明;一种基于故障录波信息的电网故障诊断方法[J];电网技术;2002年05期
7 蔡运清,汪磊,KipMorison,PrabhaKundur,周逢权,郭志忠;广域保护(稳控)技术的现状及展望[J];电网技术;2004年08期
8 胡二虎;汪东旭;;LVDS高速接口电路设计[J];电子测量技术;2003年02期
9 朝良;LVDS接口电路及设计[J];今日电子;2003年01期
10 张健,吴晓冰;LVDS技术原理和设计简介[J];电子技术应用;2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵伟强;富钢;史俊;于岩;;JPEG2000的核心算法研究[J];沈阳航空工业学院学报;2006年01期
2 赖万钦;;基于图像压缩的PDF417条码数据存储[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2011年01期
3 高凤柏;数字电影压缩格式JPEG 2000概述[J];影视技术;2005年10期
4 陈欣琳;魏东;金亮;;视频图像的压缩传输技术研究[J];硅谷;2009年15期
5 肖江,吴成柯,李云松,相里斌,杨建峰;多光谱图像的3D EBCOT压缩编码算法[J];西安电子科技大学学报;2005年04期
6 王镇道;章兢;张英杰;李学军;;一种JPEG2000算术编码器的优化算法与实现[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年04期
7 鲁琴;罗武胜;胡冰;;无线传感网基于邻居簇的JPEG2000多节点协同实现[J];光学精密工程;2010年01期
8 闫冰;张虹;;静止图像编码方法[J];中小企业科技;2007年06期
9 罗钧,张国彬;JPEG2000中的二进制算术编码及其DSP实现[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年04期
10 周蔚;;JPEG2000在车牌识别系统中的应用[J];辽宁省交通高等专科学校学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁林;张国峰;戴树岭;;基于小波变换的图像压缩算法研究[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
2 毕克维;董金明;;小波图像压缩在硬件FPGA上的实现[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
3 李小红;蒋建国;郭太峰;詹曙;;基于小波零树编码方法的改进与实现[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 赵辉;孙红星;;基于DSP_FPGA的视频压缩系统的设计[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年
5 钟斌;晏磊;许超;;提升小波在图像压缩中的应用分析与硬件实现[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
6 余平;马小虎;李建国;;基于LS9/7小波的图像压缩算法研究[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2008年
7 孟宪伟;晏磊;;图像压缩编码方法综述[A];2006中国科协年会——数字成像技术及影像材料科学学术交流会论文集[C];2006年
8 孟宪伟;晏磊;;图像压缩编码方法综述[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
9 张林怡;王建国;;基于小波变换的几种图像压缩方法研究[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
10 孙飞;郑松峰;孙亚楠;郑南宁;;一种高效的面向JPEG2000的二维DWT的VLSI设计[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;关于建立高校毕业生就业见习制度的通知[N];中国人事报;2006年
2 本报记者  潘继红;亚航展有望成为全球最大民用航空工业展会[N];国际商报;2007年
3 任征 文伟;国防电子展搭建贸易良好平台[N];中国贸易报;2006年
4 蒙志军;加快创新步伐 提供科技支撑[N];湖南日报;2007年
5 证券时报记者 李坤李沫;江苏三友参与北斗系统产品研发[N];证券时报;2007年
6 廖文根;779个项目荣获国防科技奖[N];人民日报;2007年
7 本报记者 刘立红;点亮和谐家园的明灯[N];中国老年报;2009年
8 陈金岭;JPEG2000:下一代Web图像标准[N];计算机世界;2001年
9 本报记者 王握文;问题的支点作用有多大[N];解放军报;2009年
10 记者 郑黎;省政府与国防科工委共建长春理工大学[N];长春日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王继东;星载遥感图像实时压缩中的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
2 丁绪星;基于整数小波变换的图像编码研究与实现[D];南京理工大学;2004年
3 杜列波;JPEG2000星载图像压缩设备中的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
4 王沛;遥感图像基于小波变换压缩系统的快速实现[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
5 高广春;第二代小波变换理论及其在信号和图像编码算法中的应用[D];浙江大学;2004年
6 黄全平;JPEG2000算法的VLSI实现及系统集成[D];复旦大学;2005年
7 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
8 陈升来;基于小波变换的遥感图像压缩及其DSP实现[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
9 苏令华;高光谱图像压缩技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
10 谢耀华;海量影像存储与管理关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李丹;基于行的低内存小波图像压缩研究[D];武汉大学;2004年
2 黄演;基于JPEG2000的图像压缩算法研究[D];重庆大学;2004年
3 邹定清;基于小波的静态图像压缩算法的研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
4 丁海玲;基于JPEG2000的高速遥感图像实时压缩仿真系统研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2005年
5 王宁宁;零树编码在图像压缩中的应用[D];华中科技大学;2004年
6 张国彬;数码相机图像压缩技术研究[D];重庆大学;2003年
7 郭兰英;第二代小波基本理论及其在图像压缩中的应用[D];武汉大学;2005年
8 樊炜;JPEG2000中算术编码的FPGA实现[D];西安理工大学;2007年
9 赵衍敏;基于小波变换的JPEG2000感兴趣区域图像提取研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 胡峰;小波零树编码在图像压缩及其去噪中的应用研究[D];南京理工大学;2003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