Implementação FPGA do compressor CCSDS para imagens hiperespectrais em mosaico instantâneo

LV Deyuan ,  

HUANG Haowen ,  

ZENG Min ,  

ZENG Xu ,  

ZHAO Zhigang ,  

摘要

Para resolver o problema do grande volume de dados das imagens hiperespectrais em mosaico instantâneo e as altas exigências de largura de banda de transmissão, foi adotada a mais recente norma internacional CCSDS 123.0-B-2 de compressão multispectral/hiperespectral sem perda e quase sem perda, implementando compressão sem perda e quase sem perda de imagens hiperespectrais em mosaico instantâneo baseada em FPGA. Ao melhorar o algoritmo de ordenação BIP (Pixels Intercalados por Banda), é possível processar dinamicamente uma amostra hiperespectral em mosaico instantâneo por ciclo de clock, aumentando a taxa de transferência de dados em cerca de 11 vezes, resolvendo efetivamente os problemas de pipeline e processamento paralelo e a lentidão do processamento na implementação de hardware FPGA deste padrão internacional para compressão de imagens hiperespectrais em mosaico instantâneo. Os resultados experimentais mostram que o compressor implementado, após layout e roteamento na plataforma Xilinx XC7Z020CLG-4, ocupa menos de 10% dos recursos lógicos totais do FPGA e pode completar a compressão de uma imagem hiperespectral em cerca de 22 ms com uma frequência de sistema de 100 MHz. O desempenho da compressão sem perda situa-se entre 2,66 e 4,30 bits/amostra, e o desempenho da compressão quase sem perda situa-se entre 1,01 e 3,70 bits/amostra, atendendo às necessidades de aplicação da tecnologia de imageamento hiperespectral em mosaico instantâneo em dispositivos portáteis sem fio e em drones.

关键词

Compressão de imagens hiperespectrais;Imageamento hiperespectral em mosaico instantâneo;CCSDS 123.0-B-2;Implementação FPGA

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