【摘 要】
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随着天文领域的发展,针对空间图像的研究日益重要。为探究太阳磁场对空间环境及天体活动的影响,“先进天基太阳天文台(ASO-S)背景型号研究”获批中国科学院空间科学战略性先导科技专项,旨在研制一颗太阳探测卫星用于太阳磁场图像的成像观测。在通过卫星获取高质量太阳磁场图像的同时,会得到大量数据,其回传受到传输信道及存储资源的限制,因此有必要在传输前对太阳磁场图像进行在轨压缩。而当前空间图像处理领域常用的压
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随着天文领域的发展,针对空间图像的研究日益重要。为探究太阳磁场对空间环境及天体活动的影响,“先进天基太阳天文台(ASO-S)背景型号研究”获批中国科学院空间科学战略性先导科技专项,旨在研制一颗太阳探测卫星用于太阳磁场图像的成像观测。在通过卫星获取高质量太阳磁场图像的同时,会得到大量数据,其回传受到传输信道及存储资源的限制,因此有必要在传输前对太阳磁场图像进行在轨压缩。而当前空间图像处理领域常用的压缩算法对此不具有针对性,难以做到在无数据损失的前提下有较高的压缩比。本文探究专用于太阳磁场图像的无损压缩算法,通过对图像的冗余分析,在预处理方法和熵编码方法两个方面对算法做出研究,然后基于FPGA进行设计以提高压缩效率。主要工作及成果包括:(1)基于MAlTLAB对(5,3)整数小波变换算法进行研究,该方法降低了太阳磁场图像信息熵,提高了极限压缩比,将其作为本文算法主要的预处理方法。(2)根据太阳磁场图像的像素特征,对RICE无损压缩算法适当改进,将其中的自适应熵编码部分作为本文算法的熵编码方法。(3)结合(5,3)整数小波变换算法与改进的RICE算法,基于MATLAB进行整体无损压缩算法的研究。针对单幅太阳磁场图像,提出了两种算法,并对算法进一步优化,使压缩比最高可达到4.465,优于现有的算法。针对多幅太阳磁场图像,提出了一种专用算法,使压缩比最高可达到5.668,满足工程要求。(4)基于FPGA对优化的太阳磁场图像无损压缩算法进行设计,将已有的RICE算法部分做改进,主要设计了(5,3)整数小波变换预处理和数据分块部分,然后对设计进行仿真及分析,并上板调试验证结果正确。经仿真与验证,本设计可以满足太阳磁场图像的无损压缩需求,压缩比与压缩时间符合实际要求。
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