多光谱图像自适应无损压缩算法研究与FPGA实现

【摘要】随着遥感技术的不断发展和多光谱成像技术的不断进步,多光谱遥感图像的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率都不断提高,其信息量的不断增大也使得其在航空航天、环境监测、地质勘探、深空探测等诸多领域的研究变得越来越广泛和重要。同时,不断增长的图像数据量,对存储、传输和处理的要求也变得更高。另外,由于多光谱遥感图像主要通过遥感卫星获取,其成本高昂并且需要长期保存,故多光谱遥感图像一般要求采用无损压缩的方式进行存储和传输。本课题研究的主要内容是采用FPGA实现一种基于改进RICE的多光谱遥感图像无损压缩算法。分析了多光谱遥感图像的数据相关性,针对多光谱遥感图像数据中存在的谱内冗余和谱间冗余分别采用不同处理方法。针对谱内冗余,采用JPEG-LS(Losslessandnear-losslesscompressionStandardofJPEG)图像低复杂度无损压缩内核LOCO-I(LowComplexityLosslessCompressionforImages)预测器来实现谱内去相关。针对谱间冗余,采用易于硬件实现的RCT(ReversibleComponentTransform)变换实现谱间去相关,由于RCT是可逆的,它适用于无损压缩。联合两种去相关模块,能够快速高效的去除谱内冗余和谱间冗余。对多光谱遥感图像进行分块编码,可以有效提高编码效率、减少误码扩散,编码过程中无需引入外部RAM交换数据,可以减少星载设备的体积、质量和功耗并提高编码效率,能够很好地满足实时性的需求。在熵编码阶段,根据FPGA(FieldPogrammableGateArray)的结构特点,对RICE算法的熵编码器进行改进,只通过简单的累加器、选择器和Golomb编码器三个部分便可实现高效的压缩,使得熵编码更加简单,计算复杂度更低,更加节省硬件资源。同时,硬件算法充分利用多路并行、流水线、乒乓操作等编码模式以提高编码效率和资源的利用率。
【作者】邓海涛；
【导师】邓家先；
【作者基本信息】海南大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】多光谱图像；RICE；无损压缩；FPGA；

【参考文献】
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