發(fā)布時(shí)間：2020-06-28 09:49

【摘要】：本論文的研究?jī)?nèi)容是針對(duì)太陽(yáng)全日面磁場(chǎng)圖像設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種無損壓縮算法,該研究是“先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)(ASO-S)背景型號(hào)研究”項(xiàng)目的一部分。目前,“先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)(ASO-S)背景型號(hào)研究”獲批中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng),旨在研制和發(fā)射一顆太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星,通過拍攝太陽(yáng)全日面磁場(chǎng)圖像研究太陽(yáng)磁場(chǎng)、耀斑和日冕物質(zhì)拋射三者之間的關(guān)系。由于傳輸資源限制,高質(zhì)量天文圖像的數(shù)據(jù)回傳又是一大難題。本研究針對(duì)高質(zhì)量太陽(yáng)圖像進(jìn)行無損壓縮,而后再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前,天文圖像壓縮領(lǐng)域大部分采用JPEG2000和小波變換等算法進(jìn)行壓縮,其中不乏涉及量化的有損壓縮,這對(duì)于天文研究是不利的。另外,基于軟件編程的壓縮方式速度慢、效率低,不如采用硬件電路實(shí)現(xiàn)無損壓縮的方式速度快。所以,進(jìn)行針對(duì)太陽(yáng)全日面磁場(chǎng)圖像的專用無損壓縮算法研究,并使用電路實(shí)現(xiàn)是非常有必要的。本文主要研究工作和成果主要分為以下幾點(diǎn):(1)對(duì)現(xiàn)有的無損壓縮方法關(guān)于太陽(yáng)全日面磁場(chǎng)圖像的壓縮比進(jìn)行研究,在對(duì)市面上通用的幾款壓縮軟件對(duì)于該圖像的壓縮測(cè)試中,最大壓縮比為2.053。(2)在MATLAB平臺(tái)上對(duì)圖像的特征進(jìn)行分析,以壓縮軟件中常用的Huffman無損壓縮編碼為基礎(chǔ),對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理方法的研究。通過研究,得到適用于圖像間的同通道相減預(yù)處理方法和適用于同一幅圖像內(nèi)的分塊逐個(gè)像素相減預(yù)處理方法。(3)基于RICE算法編寫針對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)圖像的無損壓縮算法,并在MATLAB平臺(tái)上進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)。此改進(jìn)的專用無損壓縮算法對(duì)于太陽(yáng)圖像的壓縮比優(yōu)于市面上通用軟件對(duì)于太陽(yáng)圖像的壓縮比,對(duì)單幅圖像的壓縮比最大可達(dá)2.084。(4)將無損壓縮算法在FPGA開發(fā)板上借助Verilog語言進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn),并對(duì)算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,減少了占用面積和功耗。算法通過了邏輯仿真及硬件驗(yàn)證,最大工作頻率可達(dá)40.15MHz,滿足目前項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P182;V474.1

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本文編號(hào)：2732869