基于JPEG-LS的多核压缩成像系统

针对小卫星的高分辨率航天CMOS相机硬件成本受限、数据存储资源紧张的问题，提出了一种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）的JPEG-LS图像压缩算法实现方案，通过并行分组模式在单片FPGA上构建了多核实时压缩成像系统。利用FPGA接收CMOS探测器输出的多通道高速图像数据，采用十一级流水线实现JPEG-LS图像压缩算法，并计算其编码参数和优化上下文更新部分的结构，以缩短关键路径。最后，利用多个JPEG-LS图像压缩核对CMOS探测器输出的多通道高速图像数据进行分组并行压缩。实验结果表明，在当前系统中，改进后的JPEG-LS图像压缩核最高运行频率为46 MHz，压缩参数near为1时，系统近似于无损压缩且压缩比大于4，解压图像的峰值信噪比为50 dB左右，基本满足遥感图像压缩速率和质量需求。本文为具有图像压缩功能的高分辨率航天CMOS相机设计提供了参考。