如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)空間圖像CCSDS壓縮算法的設(shè)計(jì)

　　隨著空間技術(shù)的發(fā)展，遙感圖像獲得了同益廣泛的應(yīng)用，隨之帶來的遙感數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)，給存儲(chǔ)和傳輸都帶來極大的困難，因而進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)壓縮就顯得特別迫切和重要。圖像壓縮編碼技術(shù)能降低圖像冗余度，從而減小圖像的存儲(chǔ)容量和傳輸帶寬，它的研究對(duì)于遙感圖像的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。CCSDS圖像壓縮算法是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（CCSDS）提出的圖像數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法復(fù)雜度較低，并行性好，適合于硬件實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，從而廣泛應(yīng)用于深空探測(cè)和近地觀測(cè)。本文針對(duì)CCSDS壓縮算法進(jìn)行了研究，本文主要工作如下：

　?。?）對(duì)CCSDS編碼系統(tǒng)的基本理論進(jìn)行了深入研究，并對(duì)其編碼性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析?？偨Y(jié)了各種常用壓縮技術(shù)的特點(diǎn)和算法，然后以此為參照，對(duì)CCSDS在遙感圖像壓縮中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了討論。此外，從應(yīng)用出發(fā)，多角度比較、分析了其編碼的有效性。這部分的研究為實(shí)際應(yīng)用奠定了必要的理論基礎(chǔ)。

　?。?）介紹了Xilinx公司Vertex—II架構(gòu)的FPGA硬件平臺(tái)，以及所應(yīng)用的Verilog HDL開發(fā)語言。描述了FPGA開發(fā)的流程，并結(jié)合流程介紹了集成開發(fā)環(huán)境ISE和仿真軟件ModalSim。

　?。?）在給出總體設(shè)計(jì)方案后，按算法的功能模塊給出了CCSDS編碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)性能，詳細(xì)介紹了位平面編碼的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化重點(diǎn)。

　?。?）將源代碼下載到硬件上并用不同圖像測(cè)試，在不同壓縮等級(jí)設(shè)置下均通過測(cè)試。測(cè)試的驗(yàn)證結(jié)果表明：基于FPGA的CCSDS圖像壓縮算法占用資源較少，并在較高的頻率下運(yùn)行，設(shè)計(jì)方案在速度和資源利用率方面達(dá)到了較好的平衡，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。