空间相机软件在轨重注方法研究与实现

随着计算机技术和软件技术的发展,具有高度自治性和灵活性的实时嵌入式系统在航天领域的应用越来越广泛.对这些嵌入式系统往往具有较高的长时间运行的自治性和可靠性要求,因此,对系统在轨维护能力提出了迫切的需求.针对实时嵌入式系统在轨维护需求,提出了一种基于FPGA的嵌入式系统软件在轨重注方法.     

适于航空面阵CCD相机的H.264编码帧内预测算法

为了提高H.264中帧内预测压缩编码效率,提出一种适于航空面阵CCD相机应用的H.264的新的帧内预测模式。其基本思想为:一个块中的每个像素预测值使用周围像素和权重采用一个N阶线性预测器计算得到,而权重值是由重构像素中与待编码像素的邻近块计算得到,可参考的邻近块使用l1范数评估。而权重值并不需要传输到解码器中而耗用大量时间。在H.264参考软件JM17.6上的实验结果表明,本文提出的帧内预测算法具有很好的率失真(RD)性能,与标准H.264帧内预测算法比较,对于图像而言,PSNR增加了0.57~0.17dB,比特率减少了9.71~3.94%;对于CIF格式视频序列,PSNR增加了0.05~0.14dB,比特率减少了1.23~1.52%;对于720p50格式视频序列,PSNR增加了0.01~0.05dB,比特率减少了0.25~0.47%。因此,本文算法非常适于航空面阵CCD相机的应用。     

一种大视场TDICCD相机的多传感器图像配准方法

某大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接,多通道输出全色和多光谱遥感图像,为了获得良好的融合和拼接效果,本文提出了一种基于双线性插值的空域互相关配准方法。首先,应用双线性插值算法对多光谱各谱段图像进行放大,得到和全色图像相同大小的多光谱图像。然后,采用空域互相关配准方法对多光谱各谱段图像和全色图像进行配准,并对有重叠像元的两通道图像进行拼接。实验结果表明,本文方法快速,抗噪性和鲁棒性较高,使大视场TDICCD相机多通道遥感图像配准取得了良好的效果。     

适于CCD相机图像压缩的位平面编码器

针对目前JPEG2000中最优截断嵌入式块编码器硬件实现效率低且占用大量资源问题,提出一种适于CCD相机图像压缩的位面编码器(BPC)。BPC结构思想是基于数据路径详细分析来获得上下文窗口的。另外,使用自主研发的地面检测设备对采用BPC结构设计的JPEG2000图像压缩系统进行实验。实验结果表明,BPC结构CCD图像压缩系统可以稳定可靠地工作,BPC具有较高的工作性能,工作频率达到75 MHz。压缩系统与传统方法相比较,平均PSNR提高了0.91 dB,非常适于CCD相机的应用。     

基于ADV212的远程图像采集系统设计

针对彩色高清图像远程网络传输带宽需求过大的问题,提出了基于ADV212图像压缩芯片结合FP-GA的压缩、传输解决方案。设计中以彩色高清Bayer格式CMOS作为图像传感器,使用ADV212实现对图像的快速高质量压缩,通过FPGA实现整个系统的控制逻辑,实现对ADV212的配置、驱动以及压缩前图像的分配和压缩后码流数据的打包处理。实验表明该系统可以保证接收图像具有较高的峰值信噪比,能够长期稳定地工作在36Mbyte/s的图像输入条件下,且该系统具有体积小、使用灵活方便、带宽占用低和压缩率可调等优点。     

基于FPGA的高速图像传输系统设计

提出一种多相机的高速图像传输方法,以克服目前采用LVDS方式进行长距离图像传输技术存在的所需线缆数量大、同时需要进行数据中继、系统的复杂度高的缺陷。系统采用FPGA为主控制器,将接收到的高速相机发出的LVDS格式图像数据转换成TTL信号,并分别输入到指定的存储区中。将相应存储区中的图像数据进行打包处理,送入RocketIO中转换为高速串行数据后,利用光纤进行远距离传输。实验表明,该方法在1.6 Gbps的传输速率下,传输数据量为32 Gbit时,误码数为零,且系统设计简单、性能优良,具有较强的可扩展性。     

基于算法状态机FPGA的空间TDICCD相机控制器

针对目前基于数字信号处理(DSP)的空间时间延时积分电荷耦合器件(TDICCD)相机控制器可靠性差、资源耗费和功耗大、程序重调能力差等问题,提出了一种算法状态机现场可编程门阵列(FPGA)的空间电荷耦合器件(CCD)相机控制器。控制器使用 FPGA 代替 DSP,控制程序使用VHDL语言编写。使用自主研发的地面检测设备进行实验,实验结果表明,相机控制器可以稳定正常地工作,控制 CCD 拍摄的图像清晰,未发生串行现象。整个控制程序占用 FPGA 资源较少,占用 LUTs和 Block RAMs分别为38%和20%,满足空间 CCD相机应用的需求。