基于fpga实时图像压缩算法的实现

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1、基于FPGA实时图像压缩算法的实现作者姓名付雷导师姓名、职称李亚超副教授一级学科信息与通信工程二级学科信号与信息处理申请学位类别工学硕士提交毕业论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121147分类TN82号TN957.52密级公开西安电子科技大学硕士研究生毕业论文基于FPGA实时图像压缩算法的实现作者姓名：付雷一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李亚超副教授提交日期：2014年12月Implementationofreal-timeimagecompressionalgorithmbasedonFPGAAthesissubm

2、ittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsofMastergraduationinInformationandCommunicationEngineeringByFuleiSupervisor:Prof.LiyachaoDec2014西安电子科技大学毕业论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学

3、或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。毕业论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用毕业论文的规定，即：研究生在校学习期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合毕业论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本

4、人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要为验证高速平台上实时SAR成像的效果，需将图像实时传到地面，由于高分辨SAR图像数据量较大而遥测的传输能力有限，传统的图像压缩方法无论是在压缩比还是在实时性上均无法满足当前的需求。本文对传统的图像压缩算法进行了改进，使其更适用高速平台上的要求并充分利用了FPGA的可并行处理以及流水操作的性能，设计实现了针对光学和SAR图像通用的具有高压缩比和高实时性的图像压缩系统。1．在传统图像压缩算法的基础上，提出了压缩性能更好的改进图像压缩算法，这种算法通过减少小波变换的阶数、对小波系数矩阵中代表对角细节分量的HH1子带不编码以及对不同的小波子带采用不同的精炼次数的

5、方式来提高压缩比以及减少运算量。2.在进行图像预处理时，采用了统计直方图的量化方式将像素点为16位的值量化成8位，这种量化方式与传统的量化方式相比降低了图像中噪声对量化的影响；同时利用在实时成像过程中，相邻两幅图像的目标场景重叠度高的特点，对当前图像量化所需要的参数使用前一幅所统计出来的值，这样便可以将统计直方图和量化并行运行，提高了图像像素点量化的实时性。3.基于FPGA实现二维提升小波变换时，先流水取系数矩阵的前三行进行小波变换，当进行下一次小波变换时，重复取上一次的最后一行作为下次小波变换输入的开始行；这相对于传统方法先将行向量进行奇偶分离再进行小波变换的方法节约了存储器资源。当行变换

6、生成了四个高频分量和四个低频分量时，对高频分量和低频分量同时进行列小波变换，实现了行变换和列变换的并行运行，提高了图像压缩的实时性。4.基于FPGA实现SPIHT编码时，首先将根节点、直接后代和间接后代分别放到三个不同的存储器中，进行系数精炼时，将确定为重要的系数值(LSP)存储到特定的寄存器中，每次精炼后，更新三个存储器中的值，直到精炼结束，这样处理大大减少了程序的复杂性，减少了逻辑的嵌套，提高了程序的稳定性；在进行编码操作时将二维提升小波变换生成的子模块并行编码，提高了实时性。5.对实验的结果进行了分析，改进SAR图像压缩算法峰值信噪比（PSNR）I西安电子科技大学硕士学位论文为31.5

7、9dB，图像压缩比为8.23:1，均高于传统的图像压缩算法。在实时性方面，对于320x256大小的图像，在频率100M的情况下，需要4.489ms；对于2048x2048点的SAR图像压缩时间为180.863ms，可满足PRF为10k以内的实时SAR成像系统。验证了改进方案具有压缩比高，失真度低，实时性高的优点，因此能满足高速平台上图像压缩系统的要求。关键词：高速平台，SAR，图像压缩，FPGA，实时性论文类