星载图像实时无损压缩系统的FPGA设计与实现

摘要

为实现星载宽幅图像实时无损压缩,针对图像压缩JPEG-LS算法,在预测模块向前预测基础上,调整了算法参数更新计算结构,采取了向前预测两级参数策略,并在不影响压缩质量的前提下实现了全流水线结构。在编码模块,采用有限长编码方式,防止了误差值较大时使编码结果产生过多连续的零,导致编码长度剧增、降低编码性能问题。基于Xilinx公司的xc7k325tffg900现场可编程门阵列(FPGA)芯片,在正常编码模式下,解决了该算法自身反馈结构制约硬件流水线实现,从而导致工作频率低的问题。该文提出的结构不仅可以满足实时处理星上图像数据需求,其参数化的设计还可使系统动态调整输入图像参数,根据不同的应用环境进行参数配置。该文算法最大可处理尺寸为6144×6144的宽幅图像,最高工作频率可达220 MHz,系统输入图像数据的最大传输带宽可达3.52 Gbps。