基于CCSDS的高光谱压缩空谱联合FPGA设计与实现.pdf

《基于CCSDS的高光谱压缩空谱联合FPGA设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第32卷2015年第6期上海AEROSPACE航天SHANGHAI53文章编号：1006—1630(2015)06—0053—05基于CCSDS的高光谱压缩空谱联合FPGA设计与实现濮建福1，裴加军1，张宁1，沈霁1，冯书谊1，田野2(1．上海航天电子技术研究所，上海201109；2．上海机电工程研究所，上海201109)摘要：分析了CCSDS-123．0-B压缩规范，对空域和谱问联合预测模型进行模块划分，提出了一种现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计与实现方法。对局部和与局部差的计算方法进行改进，简化了原计算方法的实现过程。对权重更新过程进行了优化，用DS

2、P48E进行乘法计算，缩短了更新过程内部延时。给出了空谱联合预测器的逻辑结构，实现过程采用流水线设计。实验结果表明：无损压缩平均码率5．14b／p，与二维JPEG-LS相比码率减少2．38b／p，工作时钟80MHz，预测器平均吞吐率1．69Gb／s。关键词：CCSDS；高光谱压缩；空谱联合预测器；FPGA设计中图分类号：TN919文献标志码：AAJointFPGADesignofHyperspectralCompressionBasedonCCSDSPUJian—ful，PEIJia-junl，ZHANGNin91，SHENjil，FENGShu—yil，

3、TIANYe2(1．ShanghaiAerospaceElectronicTechnologyInstitute，Shanghai201109，China；2．ShanghaiElectro—MechanicalEngineeringInstitute，Shanghai201109，China)Abstract：AccordingtoCCSDS-123．0-Bcompressionstandard，aFPGAdesignandimplementationbasedonmoduledivideofspatialandspectraljointpredicti

4、onmodelwasproposedinthispaper．Thecalculationmethodsoflocalsumandlocaldifferencewereimprovedtosimplifytheimplementationprocess．TheupdateprocessofweightvalueswasoptimizedandmultiplicationwascalculatedbyDSP48E，whichwouldshortentheinternaldelayofupdateprocess．Thelogicstructureofspatia

5、landspectraljointpredictorwasgivenoutandpipelinewasappliedintheimplementation．Theexperimentresultsshowedthatthelosslesscompressionratiowas5．14b／p，whichwasimproved2．38b／pcomparedwith2-DJPEG-LS．TheFPGAworkedat80MHzandthethroughputrateofthepredictorwas1．69Gb／s．Keywords：ConsultativeCo

6、mmitteeforSpaceDataSystems；Hyperspectralimagecompression；Spatialandspectraljointpredictor；FPGAimplementation0引言目前，高光谱图像无损压缩方法多采用对每谱段单独进行压缩，如JPEG-LS压缩方法。此类压缩方法只考虑了谱内的空间相关性，而忽略了谱问相关性，压缩性能不理想。2012年，C℃SDS首次发布了高光谱无损压缩标准CCSDS-123．0-B-1，该标准是在基收稿日期：2014—11-20；修回日期：2014—12-19基金项目：国家自然科学基金资

7、助(61072135)作者简介：濮建福(1978一)，男，高级工程师，主要研究方向为星载数据处理及存储。于预测编码的方法基础上制订的，其压缩性能较高、计算简单、适应性较强，适于航天工程应用[1’4]。CCS—DS压缩算法采用空谱联合预测的方式去除空间和谱间冗余。CCSDS标准只规定了编码方法，并未给出实现过程，为满足航天工程应用需求，本文对CCSDS标准硬件设计和实现方法进行了研究。1CCSDS空谱联合预测模型CCSDS压缩算法包括两个功能模块：一是预测器，用于去除高光谱图像数据冗余，另一是编码器，用于对去除冗余后的数据进行编码，如图1所示。上海航天AER

8、oSPACESHANGHAI第32卷2015年第6期图像预测码流墼