一種多光譜可見(jiàn)光遙感圖像壓縮系統設計

　　3．1 系統輸入模塊

　　ADV212的像素接口工作在視頻模式和原始數據模式，本系統采用原始數據模式。由于ADV212不能對空間相機輸出的圖像信號直接進(jìn)行處理，因此需要把 圖像信號轉換為ADV212像素接口可以接收的信號輸入模式。在信號輸入之前采用視頻解碼器AD9843A把輸入的圖像信號進(jìn)行處理并輸出標準的圖像信 號。此時(shí)AD9843A輸出圖像信息流、同步時(shí)鐘以及行場(chǎng)同步輸入到FPGA中。

　　3．2 系統控制模塊

　　系統中，FPGA主要完成整個(gè)系統的控制功能。輸入圖像信號經(jīng)過(guò)視頻編碼器后，進(jìn)入FPGA進(jìn)行去噪預處理以提高編碼效率，主要是直方圖 均衡和低通濾波。對于A(yíng)D9843A視頻編碼器的配置可以通過(guò)FPGA軟件模擬I2C總線(xiàn)來(lái)實(shí)現。同時(shí)FIGA系統還要向ADV212提供復位、讀寫(xiě)、片 選以及時(shí)鐘等信號來(lái)控制其工作時(shí)序和工作模式，并要實(shí)現對ADV212的初始化和固件下載功能，FPGA控制系統時(shí)序關(guān)系圖如圖3所示。系統運行的所有程 序以及ADV212所需的固件都是存儲在FPGA內部的Flash中。系統工作后，需要把這些固件寫(xiě)入ADV212相應的RAM空間中，進(jìn)行一些軟件的運 行。

　　由于遙感圖像數據量龐大，需采用緩存技術(shù)改善系統的整體性能(如吞吐量、查詢(xún)響應時(shí)間等)，構建大規模視頻服務(wù)系統時(shí)，可以減少對磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)，提高系統性 能。2塊SRAM之間采用“乒乓”方式對圖像數據碼流進(jìn)行存取以提高傳輸速率。這種結構是將輸入數據流通過(guò)輸入數據選擇單元等時(shí)地將數據流分配到2個(gè)數據 緩沖區。在第1個(gè)緩沖周期，將輸入的數據流緩存到數據緩沖模塊1上，在第2個(gè)緩沖周期，通過(guò)輸入數據選擇單元的切換，將輸入的數據流緩存到數據緩沖模塊 2，同時(shí)，將數據緩沖模塊1緩存的第1個(gè)周期的數據通過(guò)輸出數據選擇單元的選擇，送到運算處理單元進(jìn)行處理，第3個(gè)緩沖周期，再次切換數據的輸入與輸出緩沖模塊。如此循環(huán)，周而復始。當系統中收到傳輸指令后，FPGA再將存放在 SRAM中的待發(fā)送碼流經(jīng)過(guò)FPGA讀取出來(lái)。同時(shí)FPGA還要實(shí)現壓縮系統與外部的接口功能，用于分發(fā)數據流，并產(chǎn)生所需的時(shí)序。

　　3．3 系統壓縮模塊

　　系統控制器件FPGA需對ADV212寄存器進(jìn)行初始化，加載ADV212編碼模式所需的固件并設置ADV212編碼參數，ADV212 才能開(kāi)始硬件編碼工作產(chǎn)生JPGA2000格式的壓縮碼流。ADV212包含16個(gè)直接訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，主機必須首先初始化這些寄存器來(lái)保證其他操作正確。 圖4是ADV212編碼流程圖。

　　當系統上電復位后由FPGA把Flash中的固件數據通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)間接寄存器加載到ADV212的固件RAM空間。FPGA設置ADV212編碼參數包括：壓 縮比、量化步長(cháng)、小波變換級別、小波變換模式、JPEG2000漸進(jìn)模式等。如果ADV212固件加載正確，嵌入式處理器會(huì )將應用程序ID寫(xiě)入 SWFLAG寄存器。通過(guò)檢驗SWFLAG寄存器是否為所預知的值(編碼模式的應用程序ID為OXFF82)，就可判定固件加載是否正確。ADV212寄存器初始化 后，在VALID和HOLD握手協(xié)議的配合下，通過(guò)讀信號讀CODE FIFO。VDATA總線(xiàn)為原始圖像數據輸入接口，HDATA總線(xiàn)和ADDR總線(xiàn)為FPGA對ADV-212的配置總線(xiàn)，JDATA總線(xiàn)為ADV212中 JDATA模式的壓縮數據輸出接口。當ADV212正常工作后產(chǎn)生的JPEG2000格式的壓縮碼流經(jīng)HDATA總線(xiàn)輸出。再將壓縮碼流傳送到FPGA中 對圖像數據進(jìn)行行串轉并，轉換輸出的并行數據送人SRAM中存放。

　　3．4 系統輸出模塊

　　ADV212編碼后產(chǎn)生的JPEG2000格式碼流首先被送入FPGA中進(jìn)行處理，處理之后再將碼流存放在SRAM中等待系統發(fā)送“傳 送”指令。當系統發(fā)出“傳送”指令后，FPGA將存放在SRAM中的待發(fā)送壓縮碼流傳回FPGA中，在FPGA中轉換成串行碼流最后通過(guò)以太網(wǎng)接口器件發(fā) 送出去。

4 結束語(yǔ)

　　空間相機圖像壓縮系統對壓縮比、實(shí)時(shí)性及抗誤碼能力等都提出很高要求，為了滿(mǎn)足這些要求，采用了基于FPEG+ADV212結構的圖像壓縮系統，該系統根 據空間相機圖像壓縮質(zhì)量和碼率的要求，選擇從400：1到2：l可調壓縮比，經(jīng)測試該系統工作穩定性強，基本滿(mǎn)足空間相機圖像壓縮系統對圖像細節豐富、數 據量龐大、高壓縮比和抗誤碼率等各方面的要求。