基于CCSDS图像压缩算法的（9，7）小波算法架构设计及FPGA实现

作     者：陈裕华 

作者单位：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晓敏;顾晓东

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：CCSDS图像压缩 小波变换 架构设计 FPGA 

摘      要：随着航天技术的飞速发展,星载有效载荷数量不断增加,更多空间图像的采集也成为日益增长的需求,因此下传数据量变得异常巨大。大数据量的图像信息会给星上存储器的存储容量,通信干线信道的带宽,以及计算机的处理速度增加极大的压力。在航天器存储器容量有限,信道带宽极为珍贵的情况下,图像数据压缩成为必然的解决方法。 CCSDS(空间数据系统咨询委员会)于2005年11月发布了最新的图像数据压缩标准,以其低比特率传输的优越性在空间数据压缩领域具有广阔的应用前景。算法采用小波变换和位平面编码原理,支持有损和无损压缩两种图像压缩方式,支持帧与推扫两种图像扫描方式,支持对传输码率和图像质量的可控性,满足近地及深空探测任务中的图像压缩任务需求。 论文主要研究(9,7)整数小波的硬件架构,编写了C和Verilog代码对算法及架构进行验证,并成功下载在自行研制的FPGA实验开发板上进行了验证。 本论文主要在以下几个方面进行了研究设计: 1)基于CCSDS图像压缩标准,深入研究算法理论,并在此基础上提出了适用于VLSI实现的算法的硬件架构。 2)基于CCSDS图像压缩算法建议,研究并设计了一种基于FPGA实现的(9,7)整数小波架构,实现了小波变换的并行及流水,提高了硬件资源利用率,提高了变换速度,并在实验开发板上进行了验证,这也是本论文主要的创新性成果。 3)在算法及硬件架构的基础上设计了FPGA实现电路原理图,研制了实验开发板,通过串口与计算机进行通信,成功用于测试及验证算法架构的正确性和可行性。