【摘要】：本論文的研究內容是針對太陽全日面磁場圖像設計并實現一種無損壓縮算法,該研究是“先進天基太陽天文臺(ASO-S)背景型號研究”項目的一部分。目前,“先進天基太陽天文臺(ASO-S)背景型號研究”獲批中國科學院空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項,旨在研制和發(fā)射一顆太陽探測衛(wèi)星,通過拍攝太陽全日面磁場圖像研究太陽磁場、耀斑和日冕物質拋射三者之間的關系。由于傳輸資源限制,高質量天文圖像的數據回傳又是一大難題。本研究針對高質量太陽圖像進行無損壓縮,而后再進行數據傳輸。目前,天文圖像壓縮領域大部分采用JPEG2000和小波變換等算法進行壓縮,其中不乏涉及量化的有損壓縮,這對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現無損壓縮的方式速度快。所以,進行針對太陽全日面磁場圖像的專用無損壓縮算法研究,并使用電路實現是非常有必要的。本文主要研究工作和成果主要分為以下幾點:(1)對現有的無損壓縮方法關于太陽全日面磁場圖像的壓縮比進行研究,在對市面上通用的幾款壓縮軟件對于該圖像的壓縮測試中,最大壓縮比為2.053。(2)在MATLAB平臺上對圖像的特征進行分析,以壓縮軟件中常用的Huffman無損壓縮編碼為基礎,對圖像進行預處理方法的研究。通過研究,得到適用于圖像間的同通道相減預處理方法和適用于同一幅圖像內的分塊逐個像素相減預處理方法。(3)基于RICE算法編寫針對太陽磁場圖像的無損壓縮算法,并在MATLAB平臺上進行軟件實現。此改進的專用無損壓縮算法對于太陽圖像的壓縮比優(yōu)于市面上通用軟件對于太陽圖像的壓縮比,對單幅圖像的壓縮比最大可達2.084。(4)將無損壓縮算法在FPGA開發(fā)板上借助Verilog語言進行硬件實現,并對算法進行結構優(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證,最大工作頻率可達40.15MHz,滿足目前項目的設計要求。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P182;V474.1

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本文編號：2732869