В связи с ограничениями аппаратных затрат высокоразрешающей космической CMOS-камеры для малых спутников и ограниченными ресурсами хранения данных, в данной работе предложена полностью конвейерная реализация алгоритма сжатия изображений JPEG-LS на основе ПЛИС (FPGA). С помощью параллельного группового режима на одном кристалле FPGA построена многопроцессорная система сжатия в реальном времени. Во-первых, используется FPGA для приема многоканальных высокоскоростных изображений, выходящих с CMOS-датчика; во-вторых, реализован 11-ступенчатый конвейер алгоритма JPEG-LS с оптимизацией структуры вычисления параметров кодирования и обновления контекста для сокращения критического пути; наконец, несколько ядер JPEG-LS параллельно сжимают многоканальные высокоскоростные данные, поступающие с CMOS-датчика. Экспериментальные результаты показывают: максимальная частота работы улучшенного ядра JPEG-LS достигает 46 МГц; при параметре сжатия near=1 коэффициент сжатия приближен к 4, пиковое отношение сигнал/шум восстановленных изображений около 50 дБ. Это в целом удовлетворяет требованиям скорости и качества сжатия дистанционно-зондируемых изображений и служит ориентиром для проектирования высокоразрешающих космических CMOS-камер с функцией сжатия изображений.

Алгоритм сжатия изображений JPEG-LS;CMOS-датчик;полевое программируемое вентильное устройство (FPGA);конвейерный дизайн;многопроцессорная система сжатия изображений