多路高速TDICCD图像数据存储系统

针对某空间遥感相机图像数据输出通道多,传输数率高的特点,设计了一种多路高速TDICCD图像数据采集系统,并应用于该相机的地采设备中;设计采用了并串相结合的方式,首先利用FPGA控制SDRAM阵列实现多路高速图像数据的并行采集,然后根据上位机命令,将各路图像数据串行发送到采集卡,采集卡将数据写入SCSI硬盘完成最终存储;实际完成了并行5通道,传输速率高达96M的TDICCD图像数据存储;5通道有效数据达到2.95Gb/s,单路存储深度为7810行数据;实验证明该系统工作稳定,灵活可靠,能按需存储图像数据,满足了多路高速TDICCD图像数据存储要求.     

无人机遥感载荷数据存储系统设计

无人机遥感载荷在无人机飞行过程中会产生大量载荷数据,这些数据需要实时存储并在返回地面后回放和分析;无人机遥感载荷数据存储系统是基于SOPC的数据存储解决方案;该方案使用多个固态硬盘作为存储介质并实现并行读写,使用SDRAM作为数据缓存,设计了超大块文件系统对数据进行管理;系统测试表明所设计的存储系统实现了1.8Gbps四路载荷数据的实时存储,满足无人机遥感载荷数据存储的要求.     

高速图像模拟源的研究与实现

针对视觉测量系统的研发与验证问题,设计了一种具有高稳定性、高传输能力、高抗干扰能力的图像模拟源。设计的新型图像模拟源可以根据不同的应用场景输出符合相应要求的图像数据,且用户可以自主选择不同的分辨率与帧率进行图像格式输出。采用PCI Express 3.0总线标准协议,实现了图像数据源从上位机PC到FPGA板间的高速传输。其中,配置参数信息通过直接内存访问(DMA)从模式的寄存器通道下发,大容量图像数据源通过DMA主模式的高速数据通道下发;设计了多个控制器,完成了SDRAM DDR3缓存图像数据的工作,最终输出了符合Camera Link标准协议的图像数据。板级测试表明,上位机与FPGA板间图像数据传输的同步时钟达250 MHz,位宽达256 bit;最终模拟源输出图像数据的同步时钟为80 MHz,帧率达60 fps,且还有很大的提升潜力。图像数据输出满足Camera Link标准,验证了所设计模拟源的正确性,其有助于各种不同的视觉测量系统研发工作,具有广泛的应用价值。     

基于DSP的JPEG标准编解码系统设计

为了将图像数据高质量地传输,便于图像数据的检索、分析、处理和存储,设计了一个以JPEG标准的静态图像压缩编码系统;将原始图像进行图像压缩编码,同时利用DSP芯片处理速度快的特点,进行核心算法的处理满足系统实时性的要求;经过系统的多次验证,图像压缩编码系统成功地将一个31K大小的BMP格式图像转换为3K大小的JPEG格式图像,完成了10∶1的JPEG标准静态图像压缩;因此将原始图像进行图像压缩编码是解决图像数据量大小与有限存储容量和传输带宽矛盾的最合理方法。     

高分辨率航空图像压缩系统设计

针对高分辨率航空图像存储和传输的要求,提出了基于POWERPC、FPGA和ADV212的嵌入式图像压缩存储系统设计方法,实现了大小为4008x5366x12bit图像的有损和无损压缩存储。系统设计目标为每2秒存储一幅无损压缩图像,压缩比为2:1;并在限定传输速率为1.44Mbps的条件下,每8秒向地面传送一幅有损压缩图像。系统设计中使用ADV212完成JPEG2000标准压缩算法,FPGA实现图像数据的接收和分块,POWRE PC实现对ADV212的配置管理及图像文件的存储。实验结果表明,该系统设计能够满足预定高分辨率航空图像的实时压缩与存储要求。     

基于DSP的嵌入式图像监控系统的设计与实现

基于ADI公司Blackfin533 DSP强大的图像处理能力及专用的并行外设接口,快速实现了图像数据的传输和JPEG静态图像压缩编码并通过以太网进行数据传输。通过改进SDRAM的读写数据方式以及利用Blackfin特有的汇编指令及内核架构,有效提高了采集、压缩速度,实现了高分辨率的图像监控系统的设计。     

一种新型图像压缩系统的设计

为打破传统的摄像机-采集卡-存储卡为一体的简单采集存储设计模式,实现模拟视频和数字视频双采集及数据压缩、高速传输的新模式,设计了一种以FPGA为控制核心、DSP为图像数据处理中心、IP核的生成与双SDRAM乒乓缓存协同工作为技巧、PCI卡高速传输为手段的图像压缩系统。DSP逻辑编码的改进使图像压缩比得到进一步提高。通过实际测试,图像的压缩比可达26:1;FPGA+DSP+PCI卡的综合使用使处理图像数据的速度提高至少50%,图像转存速率更是达到了38 MB/s。     

基于FAS466的高速CCD相机数字视频实时存储系统设计

为了满足高帧频、大面阵CCD相机数字视频实时存储要求,设计出基于SCSI协议处理器(FAS466),脱离计算机平台的图像数据直接存储系统。该系统采用FPGA芯片编程实现DMA控制功能,从而协调SCSI协议处理器实现数据的传输。此外,系统采用双硬盘交替存储方案以提高存储速度,实现存储流量达70MBps。本文介绍了该设备的系统结构和软硬件设计方法。     

基于FPGA的图像预处理与传输方法研究

针对常见的图像预处理系统中由上位机实现图像预处理的过程。利用FPGA并行处理的特点，提出了将基于摄像头的图像获取与基于FPGA的图像预处理技术相结合的方法。在图像获取阶段，通过摄像头进行图像数据的获取并将图像数据传输给SDRAM存储，同时在FPGA中实现图像预处理，以及使用以太网将图像数据传输给上位机，最终实现图像获取、预处理与传输。仿真结果表明，该方法相较于传统的图像预处理与传输方法能够实现稳定，实时的图像预处理与传输。     

基于FPGA的ITU-656标准视频解码及存储系统设计

本文主要从视频图像采集系统出发,针对基于FPGA视频采集系统中需要实时显示和高效存储视频数据的问题,设计了视频解码和SDRAM存储模块。在整个系统中使用CCD摄像头将采集到的模拟信号经解码芯片ADV7181B解码后,转换为数字信号,并使用乒乓存储方法存储在SDRAM中,以方便提供给后期其他操作。在分析了视频解码及SDRAM的基本原理和主要参数的基础上,利用Verilog语言实现了将有效视频数据分离出来并串行输出,同时也将图像分辨率调整为符合VGA显示的像素大小。另一方面通过乒乓缓存也保证了实时性、高速度的数据存储。最后,经过Modelsim仿真验证,证明了本设计的有效性。     

高速遥感图像实时压缩仿真系统研究

随着遥感技术快速发展，遥感图像数据已成为空间信息的重要数据源之一，卫星遥感图像高速实时传输已经成为当前研究的热点问题，并伴随着巨大的市场需求。该文针对卫星上遥感图像数据实时高速压缩、传输的需求。在Visual C＋＋环境下，建立了对卫星遥感图像进行压缩、传输、解压、接收、显示等过程进行仿真研究的仿真系统。该系统主要使用JPEG2000算法进行了仿真分析，在仿真系统的设计实现中采用图像分块压缩等关键技术，并针对压缩速度提出了压缩效率、信噪比等评价指标。仿真结果证明了图像数据压缩系统的有效性。该项研究成果可以用于对遥感图像实时压缩算法进行仿真研究和分析，也可作为地厩图像处理系统对遥感图像数据进行观测。同时，该文研究内容还将有效地提高图像数据系统的压缩传输效率。     

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明：该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。     

机载实时数据处理系统研究与改造

基于卫星链路的航空遥感图像实时传输系统是为了监测大面积的自然灾害而建造的,对于取得灾害的第一手资料意义重大。机载实时数据处理系统是其中最重要的一部分,本文详细描述了其硬件组成及配置,并采用比较新颖的方法设计和编写了相应的软件,实现了数据接收、压缩、加密和卫星通信等功能。根据相关接口规范和传输协议,加上可靠的硬件和灵活的软件设计,实现了可模拟成像器有关功能的模拟机,该模拟机的成功实现为整个系统的研制和调试创造了非常方便的条件。该系统可以广泛地应用于防洪抗旱等部门,为防灾减灾提供了有力的参考方法和依据。     

基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计

为缩小预警监测指标与测试指标之间的数值差,实现对气象灾害现象的准确监测,设计基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统。在中心站体系内建立自动监测站局域网络,按照实际响应需求,连接影像显示模块与预警、响应模块,完成监测预警系统主站部分的设计。求解遥感影像数据集,根据卫星信息堆叠系数求解结果,定义核函数任务映射表达式,实现基于卫星遥感技术的气象灾害监测信息处理。建立数据库模型,通过分析中间件性能需求的方式,确定监测数据的XML同步处理结果,完成数据库同步中间件的搭建,结合相关设备元件,实现基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计。实验结果表明,卫星遥感及数据库同步处理技术可以有效控制预警监测指标与测试指标之间的数值差,其最大取值结果不超过0.26,符合精准监测气象灾害现象的应用需求。     

基于多核DSP的星载并行遥感图像压缩系统设计与实现

随着星载遥感技术的不断发展,产生的遥感数据也变得日渐庞大,目前有限的通信带宽远不能满足遥感图像数据传输的需求。因此研究面向星载应用的图像压缩技术对空间应用技术的发展有着十分重要的意义。采用传统单核数字信号处理器（DSP）难以满足性能需求,而采用现场可编程门阵列（FPGA）则难以满足功耗需求,近年来随着硬件技术发展,多核DSP技术已经成熟,且在弹载场景已有比较成熟的多核DSP图像压缩解决方案,可供星载应用参考。基于多核DSP,即TI公司的C6678多核浮点DSP平台,构建一个并行图像压缩系统,并充分利用多核DSP的硬件资源。考虑星载遥感图像压缩对压缩质量、压缩速度等多方面指标都有着较高的要求,系统采用JPEG2000标准进行图像压缩,并且采用了主核负责外部通信与内部任务分配、从核执行JPEG2000图像压缩的设计方案。测试结果表明,该系统运行稳定可靠,且整体压缩性能优秀,能够满足对星载遥感图像压缩系统的性能要求。     

Application of a parallel pattern processor to remote sensing

This paper describes application techniques of satellite remote sensing using a newly developed interactive digital image processing system, where a parallel pattern processor performs characteristic roles. The pattern processor can execute several image processing functions at high speed, which are frequently used in remote sensing studies; affine transformation for geometric correction of LANDSAT MSS data to implement a satellite image database, maximum likelihood estimation for land cover classification, and pixelwise operations for change detection, etc.

These application results indicate that the developed interactive image processing system is sufficiently effective to process remote-sensed data.     

基于卫星遥感数据的恶劣气象监测预警系统设计

针对传统恶劣气象监测预警系统的检测准确率低、预警时效性较差的问题,提出基于卫星遥感数据的恶劣气象监测预警系统。利用GDAL软件自带的读写功能,处理已读取的遥感影像基本信息,再根据辐射定标与亮温计算数值,完成卫星遥感影像的预处理模块设计。连接插件模块的逻辑结构,利用待集成的平台插件,控制下级遥感信息显示与预警模块,实现恶劣气象监测预警系统的设计与应用。按照系统多线程的同步与通信关系,完成遥感数据的云识别处理,实现卫星遥感程序与恶劣气象监测预警模块之间的实时交互。选取风向指标作为实验对象,分析对比实验数据可知,在不同风向条件下,卫星遥感型监测系统所检测出的风向指标均呈现显著性状态,能够及时响应系统主机的预警指令。     

HJ-1A/1B卫星远程播报系统的实现

基于环境与灾害监测预报小卫星星座中的HJ-1A、1B卫星遥感数据,提出一种卫星影像数据与矢量数据在远程播报系统中快速叠加匹配的方法与技术流程。在此基础上,实现了HJ-1A、1B卫星宽覆盖CCD相机的数据远程播报。系统测试表明,远程播报系统对HJ-1A、1B卫星数据空间定位准确,数据处理速度快,满足远程播报实时显示数据的要求。     

控制图象灰度失真的高保真压缩算法

为实现遥感图象的高保真压缩 ,在借鉴 JPEG- L S近无损压缩思想的基础上 ,提出了 3项改进措施 ,设计与实现了比 JPEG- L S压缩倍数高、图象恢复质量更好的视觉无失真压缩算法——“控制图象灰度失真的高保真压缩算法 (L IGE)”.实验结果表明 ,该算法既可限制图象最大灰度误差 ,又能控制恢复图象的峰值信噪比 ,从而有效地控制图象失真度 ,压缩倍数为 4时 ,数据处理速度与图象恢复质量两方面 ,均优于基于小波变换和嵌入式零树编码的 SPIHT算法 .该研究成果将对发展我国未来的高分辨率卫星、小卫星通信系统、星 -天 -地信息网提供有力的技术支撑 .     

High-resolution image compression algorithms in remote sensing imaging

Digital image processing (DIP) has great application values in many fields, especially in remote sensing image processing, which represents the acquisition, enhancement, analysis, encoding, transmission, and storage of remote sensing images. With the development of chip technology and parallel computing technology, various digital image processing technologies have been successfully applied to satellite applications to help researchers exploit reliable information from remote-sensing images. However, the huge amount of images generated by ultra-high resolution optical remote sensing satellites put great pressure on existing transmission, storage, and processing technologies. Therefore, this paper proposes a spatio-temporal compression pipeline for remote sensing images based on lossy compression methods with ultra-high compression ratios to reduce the overhead required for the transmission and storage of remote sensing images while maintaining the quality of the compressed images. The experimental results show that the proposed method outperforms the classical image compression such as JPEG-2000.