多光谱可见光遥感 像压缩系统设计

3 图像压缩系统设计

系统硬件整体框架如图2所示，图像压缩工作主要是由ADV212和’Virtex-ⅡPro系列芯片XC2VP20共同完成的。由于ADV212几乎支持所有格式的视频图像信号的压缩，且单片最高输入数据速率为65 MHz／s，允许最大图像的高度和宽度均为4 096像素。

3．1 系统输入模块

ADV212的像素接口工作在视频模式和原始数据模式，本系统采用原始数据模式。由于ADV212不能对空间相机输出的图像信号直接进行处理，因此需要把 图像信号转换为ADV212像素接口可以接收的信号输入模式。在信号输入之前采用视频解码器AD9843A把输入的图像信号进行处理并输出标准的图像信号。此时AD9843A输出图像信息流、同步时钟以及行场同步输入到FPGA中。

3．2 系统控制模块

系统中，FPGA主要完成整个系统的控制功能。输入图像信号经过视频编码器后，进入FPGA进行去噪预处理以提高编码效率，主要是直方图均衡和低通滤波。对于AD9843A视频编码器的配置可以通过FPGA软件模拟I2C总线来实现。同时FIGA系统还要向ADV212提供复位、读写、片 选以及时钟等信号来控制其工作时序和工作模式，并要实现对ADV212的初始化和固件下载功能，FPGA控制系统时序关系图如图3所示。系统运行的所有程 序以及ADV212所需的固件都是存储在FPGA内部的Flash中。系统工作后，需要把这些固件写入ADV212相应的RAM空间中，进行一些软件的运行。

由于遥感图像数据量庞大，需采用缓存技术改善系统的整体性能(如吞吐量、查询响应时间等)，构建大规模视频服务系统时，可以减少对磁盘的访问，提高系统性能。2块SRAM之间采用"乒乓"方式对图像数据码流进行存取以提高传输速率。这种结构是将输入数据流通过输入数据选择单元等时地将数据流分配到2个数据 缓冲区。在第1个缓冲周期，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块1上，在第2个缓冲周期，通过输入数据选择单元的切换，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块 2，同时，将数据缓冲模块1缓存的第1个周期的数据通过输出数据选择单元的选择，送到运算处理单元进行处理，第3个缓冲周期，再次切换数据的输入与输出缓冲模块。如此循环，周而复始。当系统中收到传输指令后，FPGA再将存放在 SRAM中的待发送码流经过FPGA读取出来。同时FPGA还要实现压缩系统与外部的接口功能，用于分发数据流，并产生所需的时序。

3．3 系统压缩模块

系统控制器件FPGA需对ADV212寄存器进行初始化，加载ADV212编码模式所需的固件并设置ADV212编码参数，ADV212 才能开始硬件编码工作产生JPGA2000格式的压缩码流。ADV212包含16个直接访问的寄存器，主机必须首先初始化这些寄存器来保证其他操作正确。 图4是ADV212编码流程图。

作者：范志丽，徐抒岩，胡 君 中国科学院   来源：电子设计工程