ccsds图像压缩编码算法研究与dsp优化实现（可复制）.pdf

摘要算法在压缩效率和算法复杂度上都经过谨慎考虑。枷裱顾跛惴ú捎美肷指令多数据枷翊砟芰Γ峁┝烁咝У某绦蛐省本文的工作就是在上优化实现顾跛惴āJ紫榷杂贑随着空间科学技术的快速发展,人们对太空不断探索。遥感图像数据为人类探索提供了大量的空间信息,而遥感图像与一般图像相比具有纹理多、分辨率高、相关性差,其信息熵更大、冗余度更小。因此,在传输带宽有限的条件下,必须采用图像压缩的方法来减少传输数据量。国际空间数据系统咨询委员会攴⒉剂似渫萍霰曜迹溲顾小波变换酝枷袷萁腥ハ喙卮恚⒔岷衔黄矫嫔杓际鹾挽乇嗦爰术对小波变换系数进行压缩编码。支持有损和无损两种压缩方式,能够实现码率可调和图像质量可控,该算法兼顾了压缩效率和算法复杂度,支持高速低功耗的硬件实现。另一方面,作为新一代嵌入式位处理器,具有高度的并行处理和强大的芰Γ蚪嗟腞轿⒋砥髦噶罴挠诺悖约暗算法进行深入理解之后,对算法进行必要的调整,实现了到教ǖ囊浦玻其次,在处理器上进行一系列优化措施:包括对算法的裁剪,对小波变换进行了汇编优化改进、调整数据存储结构、计算表格化、涞龋⒏出最后优化结果。关键词:图像压缩移植优化
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第一章绪论空间图像压缩的必要性图像压缩编码的理论依据和发展随着数字信息时代的到来和航空航天技术的飞速发展,人们可以通过拍摄的高解析航空航天图像,从太空更精细的观察地球观察宇宙,进一步了解自己生活权益,合理发现和开发国土资源等关系国家民族根本利益的领域也有重要的作用。因而不同的应用领域,对压缩和解压的速度要求是不同的。在媒体存储回放应用中,解压速度比压缩速度更重要,因为压缩只是一次性的,而解压缩则要使大多数用户实时观看。而在航空和航天领域,遥感图像数据的压缩在空间完成,由于对向地面回传的实时性要求以及空间设备环境的限制,压缩速度就显得极其重要,而其解码是在地面完成的,由于没有功耗,处理系统等的限制,解压速度相对而言就没有那么苛刻的要求。信息论的创始人岢霭咽菘醋魇切畔⒑腿哂喽均集几种【浚的世界和未知的外维空间。例如,通过卫星云图,气象部门可以预测天气状况,方便人们出行和农业生产;利用多时相的高光谱航空图像,环保专家可以快速、大面积的监测环境污染程度,调整防治策略保证环境质量;通过太空望远镜,天文学家可以更精准的测定星系运转和发现新的天体;航空图像对于维护领海领空而随着专用疌上窦际醯姆⒄梗枷竦耐挤颓逦榷汲杀兜奶岣撸由此带来的数据量和带宽要求的呈指数级增长,这就给我们图像的存储、传输和处理带来了很大的困难。尤其是图像信息的传输,一方面需要增加信道,但这方面发展缓慢,因为信道的增加总是赶不上信息的爆炸式增长,主流的卫星传输带宽还在几百,况且还要受到传输环境的限制;另一方面,只能通过减少表示图像的数据量的方式达到压缩图像数据的目的并保证传输。实际中,为了比较准确地对某种现象进行分析,往往需要大量的空间图像,甚至有时还需要实时地向地面站传回图像数据,这就需要进一步地对图像压缩算法进行高速的硬件实现。另外在许多应用中,压缩和解压将在不同时间、地点以及不同系统中实现,合。冗余度的存在,是由于图像中各像素特别是相邻像素之间存在着很大的相关性。图像压缩就通过去除相关性从而达到压缩数据的目的。图像的冗余包括以下占淙哂啵合袼氐阒涞南喙匦裕【鲇谕枷竦钠交潭取第~章绪论
奔淙哂啵夯疃枷竦牧礁隽≈涞娜哂啵【鲇谕枷袼媸奔浔浠畔㈧厝哂啵旱ノ恍畔⒘看笥谄潇兀捎诖氤鱿值母怕什痪榷峁谷哂啵和枷竦那蛏洗嬖诜浅G康奈评斫峁埂J度哂啵河胧辗⒍怂灿械闹J断喙亓#泄潭ǖ慕峁梗缛说耐废瘛泳跞哂啵河捎谌说氖泳趸砗凸乖欤承┩枷竦氖д媸侨搜鄄灰拙醪斓摹在信息论中认为若信源编码的熵大于信源的实际熵则说明信源中存在冗余度,仅去除冗余不会减少信息量,可以原样恢复数据,但是若减少了熵,则数据不能原样恢复,但只要损失不超过允许范围,数据可以近似恢复【,因此常用的压缩编码方法分为可逆的无损压缩和不可逆的有损压缩。有损压缩可以得到更大的压缩率,但是会丢失图像信息,【,一是对图像信源特性的不断认识,二是对人类视觉系统特性的不断认识,迄今为止已经研究出大量的图像编码方法。最开始的发展是基于香农信息论的熵编码,它是一种基于信息统计概率模型的无和算术编码,都是其中的代表。在相邻像素之间存在的相关性的基础上,人们提出了以差分脉冲调制为代表的各种预测编码方式。随着研究的进一步发展,人们利用视觉心理特征提出了有损编码方法,编码方案的设计目标限定为如提高。随着人们的研究,发现任何一种单一的编码技术很难去除图像存在的多种相关性,而将多种编码技术系统地结合起来形成某种最佳组合能够对图像数据进图像编码的新阶段是小波变换的出现。小波变换技术在