В ответ на проблемы ограниченной стоимости аппаратного обеспечения космической CMOS-камеры высокого разрешения для малых спутников и ограниченных ресурсов хранения данных предложено решение алгоритма сжатия изображений JPEG-LS на базе программируемой в полях вентильной матрицы (Field Programmable Gate Array, FPGA). С помощью параллельного пакетного режима на однокристальной FPGA создана многоядерная система сжатия изображений в реальном времени. FPGA принимает многоканальные высокоскоростные изображения с CMOS-датчика, применяет однадцатиступенчатый конвейер для реализации алгоритма сжатия JPEG-LS, рассчитывает параметры кодирования и оптимизирует структуру обновления контекста для сокращения критического пути. В конце несколько ядер сжатия JPEG-LS параллельно сжимают многоканальные высокоскоростные данные CMOS-датчика группами. Результаты экспериментов показывают, что в текущей системе улучшенное ядро сжатия JPEG-LS работает на максимальной частоте 46 МГц, при параметре сжатия near равном 1 система близка к безпотерному сжатию и обеспечивает коэффициент сжатия более 4, а пиковое отношение сигнал/шум восстановленного изображения составляет около 50 дБ, что в основном удовлетворяет требованиям к скорости и качеству сжатия дистанционно-зондируемых изображений. Данная статья служит справочным материалом для проектирования космических CMOS-камер высокого разрешения с функцией сжатия изображений.

сжатие изображений; CMOS-датчик; программируемая в полях вентильная матрица; конвейерный дизайн; многоядерное сжатие изображений