소형 위성용 고해상도 우주 CMOS 카메라의 하드웨어 비용 제한 및 데이터 저장 자원 부족 문제에 대응하여 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA)를 기반으로 한 JPEG-LS 이미지 압축 알고리즘 구현 방안을 제안하였다. 병렬 그룹 모드를 통해 단일 칩 FPGA 상에서 다중 코어 실시간 압축 영상 시스템을 구축하였다. FPGA는 CMOS 감지기에서 출력되는 다중 채널 고속 이미지 데이터를 수신하며, 11단계 파이프라인을 사용하여 JPEG-LS 이미지 압축 알고리즘을 구현하고, 인코딩 매개변수를 계산하며, 중요한 경로 단축을 위해 컨텍스트 업데이트 부분의 구조를 최적화하였다. 마지막으로 여러 JPEG-LS 이미지 압축 코어를 이용해 CMOS 감지기에서 출력된 다중 채널 고속 이미지 데이터를 그룹 병렬로 압축하였다. 실험 결과, 현재 시스템에서 개선된 JPEG-LS 이미지 압축 코어의 최대 동작 주파수는 46MHz이며, 압축 매개변수 near가 1일 때 시스템은 거의 무손실 압축에 가깝고 압축률은 4 이상이며, 복원된 이미지의 최대 신호대잡음비는 약 50dB로 원격 탐사 이미지 압축 속도와 품질 요구사항을 기본적으로 충족함을 나타냈다. 본 논문은 이미지 압축 기능을 갖춘 고해상도 우주 CMOS 카메라 설계에 참고자료를 제공한다.

이미지 압축; CMOS 감지기; 현장 프로그래머블 게이트 어레이; 파이프라인 설계; 다중 코어 압축 영상