基于FPGA的雷达视频压缩技术研究.pdf

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1、《自动化技术与应用》2012年第31卷第6期通信与信息处理CommunicationandInformationProcessing基于FPGA的雷达视频压缩技术研究★张艳艳。陈苏婷(南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044)摘要：根据雷达视频数据量大、目标信息较为重要的特点，设计并实现了一种基于FPGA的高分辨率雷达视频压缩方案。该方案针对压缩过程中算法较为复杂，且有大量浮点运算、乘法处理等高计算复杂度的问题，对DCT、量化、编码等核心处理模块分别进行了优化设计。在一片StratixIVGXEP4SGX230KF40C4芯片上进行了验证，结果表明，

2、该设计方案资源占用率低，压缩后图像质量较好，对于1600x1200分辨率的视频处理速度可达50帧／秒以上，满足高分辨率雷达视频实时压缩的要求。关键词：高分辨率雷达；视频压缩；FPGA；实时l生中图分类号：TN919．8文献标识码：A文章编号：1003—7241(2012)06—0038—05ZHANGYan-yan，CHENSu·ting2(CoUegeofElectronicandInformationEngineering，NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044China)

3、Abstract：Accordingtothecharacteristicsofradarvideoimagethatthedataarelargeandtheinformationoftheaimtargetissmallandimportant，ahighresolutionradarvideoimagecompressionschemeisproposedandimplementedonFPGA．ThekeymodulesasDCT，quantification，andencoderaredesignedrespectively．Theschemeisacco

4、m—plishedinaStratixⅣGXEP4SGX230KF40C4chip．Theexperimentalresultsshowthattherateofresourcesutilizationislowandtheimagequalityaftercompressedisgoodwiththeprocessingspeedishigherthan50framespersecondfor1600×1200resolutionvideoimage，itmeetstherequirementsofhighresolutionradarvideoreal—time

5、compression．Keywords：highresolutionradar；videocompression；FPGA；real-time1引言辨率雷达视频压缩的需求。文献[2】提出了一种在现代雷达系统中，随着雷达组网、无人值守雷FPGA+DSP的雷达视频压缩设计方案，这种方案硬件设达、雷达视频记录分析等应用的需要，雷达视频实时压计复杂，且并未给出压缩结果。文献[3】提出了一种小波缩有着广阔的应用前景，同时随着雷达视频分辨率的提多分辨率分解的雷达视频压缩方案，取得了较好的压缩高、目标复杂度及分析准确性的提高，雷达视频压缩面效果，但是并未给出具体的硬件实现，且运

6、用小波进行临着巨大的挑战。雷达视频压缩硬件实现时会有较高的运算复杂度，实现文献[1】提出的大容量雷达视频数据硬件预压缩方较为复杂。法一定程度上缓解了压缩运算量大而导致数据丢失的由于雷达视频数据量较大，需要采用快速的硬件实现象，但压缩率较低，运算速度较慢，不能满足目前高分现方法，目前常用的硬件芯片中，FPGA具有较高的并行处理能力，适合于大数据量及对实时性要求较高的场合。但由于视频信号处理算法较为复杂，且有大量浮·基金项目：中国博士后科学基金(编号2011M500940)收稿日期：2O12—03—15通信与信息处理自动化技术与应用2012年第31卷第6期Communi

7、cationandInformationProcessing俄图1系统结构框图点、矩阵等高复杂度计算，基于FPGA的视频压缩方法的解压缩流程与压缩相反，即熵编码、反量化、IDCT及面临着大量实时处理改进的问题。本文将针对雷达视数据块组合。频实时压缩问题提出一种基于FPGA的高分辨率雷达视频压缩方法。3视频压缩系统设计3．1视频数据分块2系统结构本系统中雷达视频的分辨率为1600×1200，数据量基于人眼对色度信号分辨率较低，视频源数据为了较大，FPGA内部存储空间无法实现帧缓冲，另外也为减降低数据量，色度分量通常采用相对较低的采样率，在小后续的DCT变换的运算量