基于FPGA的实时静态图像压缩系统设计

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1、2014年第3期导弹与航天运载技术No.32014总第332期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.332文章编号：1004-7182(2014)03-0079-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140317基于FPGA的实时静态图像压缩系统设计朱元元，刘成国，徐刚（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）摘要：以CycloneIII系列FPGA为基础平台，结合视频压缩芯片ADV212，设计了实时静态图像压缩系统；以FPGA为数据处理主控芯片，采用ve

2、rilogHDL语言实现系统的控制以及数据采集和处理。采用ADV212为图像压缩芯片，对原始图像进行JPEG2000格式的压缩。该系统具备高速Camera-Link视频接口，实时接收外部高速图像数据并同时进行图像压缩，能够每秒对千万级像素的大面阵图像进行实时压缩，压缩率可达25∶1。关键词：数据采集；现场可编程门阵列（FPGA）；JPEG2000；ADV212；实时静态图像压缩+中图分类号：V446.9文献标识码：AReal-TimeStillImageCompressionSystemBasedonFPGAZ

3、huYuanyuan,LiuChengguo,XuGang（BeijingInstituteofSpaceLongMarchVehicle，Beijing，100076）Abstract：Thispaperdesignedthesystemofreal-timestillimagecompression,whichisbasedontheFPGAofCycloneIIIandthevideocompressionchip-ADV212.TheFPGAisthemaincontrolchipfordataproc

4、essinginthesystem,andthefunctionofFPGAisimplementedwithverilogHDLtoconductcontrolling,dataacquisitionandprocessing.TheoriginalimageiscompressedinthestyleofJPEG2000withADV212.Thissystemcouldreceivehigh-speedimagedatawithCamera-LinkIOandthencompresstheimagedat

5、awithADV212simultaneously.Thissystemcancompressbigimageof10millionpixelspersecondandthecompressionratiocanbereachedto25∶1.KeyWords：Dateacquisition；Fieldprogrammablegatearray；JPEG2000；ADV212；Real-timestillimagecompression0引言在军用及民用领域中，图像观测由于其及时、直观、不受电磁干扰、全天候工作

6、等特点，受到广泛的重视，技术发展也越来越快，已广泛应用于空间站、卫星、火图1实时图像获取数据链箭和导弹等运载平台的图像侦察、遥测遥感、实时图像监测等领域。图像观测应用在这些领域时，会遇到获取在同样的压缩率下，JPEG2000格式的压缩造成的的原始图像数据较大、无线传输的带宽较小等问题，远图像信息丢失量小，是高压缩率要求下的较好选择；远不能满足实时传输原始图像的要求，且原始图像数据但同时，在进行JPEG2000格式的图像压缩时，小波变过大与无线传输带宽过小之间存在矛盾。换算法较为复杂，占用较多的硬件或软件资源。本

7、文为了解决该矛盾，在原始图像获取后需要先经过设计的静态图像压缩系统采用了硬/软件结合的方式，压缩处理，将原始图像压缩到满足无线传输带宽的要以较少的硬件及软件资源，成功实现高速率、大面阵求，压缩后的图像数据传输后通过解压重构来重新获图像的JPEG2000格式压缩。取原始图像，如图1所示。目前，主流的压缩处理格式有JPEG、MPEG和1系统设计的总体考虑JPEG2000等。其中，JPEG2000格式的压缩算法采用本系统中，由于实时处理的图像像素高、数据量小波变换理论，压缩率高、解压重构后图像质量高。大，达到了11M

8、B/s的级别。因此，在系统总体上应收稿日期：2013-11-07；修回日期：2013-11-13作者简介：朱元元（1982-），男，工程师，主要从事电子对抗、侦察以及通信系统的设计工作80导弹与航天运载技术2014年考虑如下问题：a）图像数据的采集率；b）实时图像电压。两级降压设计有以下优势：压缩处理率。a）选用芯片简单，无需选用特殊的大压降电源芯1.1图像数据采集率片，压降损耗低；为