遥感图像在人类生活和军事领域的应用日益广泛,适合各种要求的遥感图像编码技术具有重要的现实意义。基于小波变换的内嵌编码技术已成为当前静止图像编码领域的主流,其中就包括基于分层树集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees,SPIHT)的内嵌编码算法。这种算法具有码流可随机获取以及良好的恢复图像质量等特性,因此成为实际应用中首选算法。随着对图像编码技术需求的不断增长,尤其是在军事应用领域如卫星侦察等方面,这种编码算法亟待转换为可应用的硬件编码器。 在静止图像编码领域,高性能的图像编码器设计一直是相关研究人员不懈追求的目标。本文针对静止图像编码器的设计作了深入研究,并致力于高性能的图像编码算法实现结构的研究,提出了具有创新性的降低计算量、存储量,提高压缩性能的算法实现结构,并成功应用于图像编码硬件系统中。这个方案还支持压缩比在线可调,即在不改变硬件框架的条件下可按用户要求实现16倍到2倍的压缩,以适应不同的应用需求。本文所做的工作包括了两个部分。 1.一种基于行的实时提升小波变换实现结构:该结构同时处理行变换和列变换,并且在图像边界采用对称扩展输出边界数据,使得图像小波变换时间与传统的小波变换相比提高了将近2.6倍,提高了硬件系统的实时性。该结构还合理地利用和调度内部缓冲器,不需要外部缓冲器,大大降低了硬件系统对存储器的要求。 2.一种采用左遍历的比特平面并行SPIHT编码结构:在该编码结构中,空间定位生成树采用深度优先遍历方式,比特平面同时处理极大地提高了编码速度。
上传时间: 2013-06-17
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未来的时代是信息时代,信息需要通过媒体来进行记录、传播和获取。视频数据的压缩技术和解压缩技术成了多媒体技术中的关键技术之一,本论文设计的芯片正是基于FPGA实现视频编码器的设计,主要面向于对音频和视频信号进行压缩和解压缩的广泛场合。 本论文首先对FPGA技术做了介绍,主要从FPGA的结构和特点,阐述了FPGA设计的输入、综合、仿真、实现等,其次介绍了当今主流的视频编码标准,如H.263、H.264。本论文基于FPGA来实现视频编码,提出了视频编解码器系统设计方案,包括系统设计和模块设计,最后,文章又提出了图像预处理部分和运动估计部分的设计思想和实现步骤,其中的运动估计设计部分是整个论文的关键,以及通过仿真得到理想的结果。
上传时间: 2013-06-28
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本文以“机车车辆轮对动态检测装置”为研究背景,以改进提升装置性能为目标,研究在Altera公司的FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片Cyclone上实现图像采集控制、图像处理算法、JPEG(Joint Photographic Expert Group)压缩编码标准的基本系统。本文使用硬件描述语言Verilog,以RedLogic的RVDK开发板作为硬件平台,在开发工具OUARTUS2 6.0和MODELSIM SE 6.1B环境中完成软核的设计与仿真验证。 数据采集部分完成的功能是将由模拟摄像机拍摄到的图像信号进行数字化,然后从数据流中提取有效数据,加以适当裁剪,最后将奇偶场图像数据合并成帧,存储到存储器中。数字化及码流产生的功能由SAA7113芯片完成,由FPGA对SAA7113芯片初始化设置、控制,并对数字化后的数据进行操作。 图像处理算法部分考虑到实时性与算法复杂度等因素,从装置的图像处理流程中有选择性地实现了直方图均衡化、中值滤波与边缘检测三种图像处理算法。 压缩编码部分依据JPEG标准基本系统顺序编码模式,在FPGA上实现了DCT(Discrete Cosine Transform)变换、量化、Zig-Zag扫描、直流系数DPCM(Differential Pulse Code Modulation)编码、交流系数RLC(Run Length code)编码、霍夫曼编码等主要步骤,最后用实际的图像数据块对系统进行了验证。
上传时间: 2013-04-24
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软件无线电已成为无线通信非常关键的技术之一。其基本思想是将宽带A/D、D/A尽可能靠近天线,在一个开放式、模块化的通用硬件平台上用尽可能多的软件来实现无线电台的各种功能。 本文所讨论的多相滤波器组信道化接收机(PPCR)及信道非均匀划分,即是应用了软件无线电理念的一种新技术。该技术针对传统无线电接收机存在的结构不灵活、系统升级困难、同时处理多信号能力弱及系统规模过大等问题,应用现代多速率信号处理理论对之进行了改进。改进后的软件无线电PPCR.具有全概率接收能力,能对信号进行下变频并降低其采样率处理,实现后资源耗费较低,而且依托现场可编程门阵列(FPGA)建立的平台是开放式的,在需要时可在不改变硬件系统的情况下通过软件更改系统的功能,极大地提高了系统的灵活性。诸多的优点使其具有十分广泛的应用前景,也成为当前研究热点之一。 本文首先介绍了课题的应用背景,并深入讨论了软件无线电的基本理论:信号采样理论及多速率信号处理理论,介绍了应用PPCR的采样处理过程,给出了推导PPCR的数学模型,并在此基础上分析阐述了信道非均匀划分的原理。 在本文的系统仿真及实现部分,首先介绍了应用现代DSP开发工具DSPBuilder进行开发的设计流程,然后对应用DSP Builder来设计PPCR中的主要模块一多相滤波器组及快速傅立叶变换模块做了详细阐述,最后对系统仿真及实现过程的实验结果图进行了分析。 本文主要是在实验室阶段对算法在硬件实现上进行研究。成果可以作为后续应用研究的基础,对各种应用软件无线电理念的通信系统都具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-06-17
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随着多媒体编码技术的发展,视频压缩标准在很多领域都得到了成功应用,如视频会议(H.263)、DVD(MPEG-2)、机顶盒(MPEG-2)等等,而网络带宽的不断提升和高效视频压缩技术的发展使人们逐渐把关注的焦点转移到了宽带网络数字电视(IPTV)、流媒体等基于传输的业务上来。带宽的增加为流式媒体的发展铺平了道路,而高效的视频压缩标准的出台则是流媒体技术发展的关键。H.264/AVC是由国际电信联合会和国际标准化组织共同发展的下一代视频压缩标准之一。新标准中采用了新的视频压缩技术,如多模式帧间预测、1/4像素精度预测、整数DCT变换、变块尺寸运动补偿、基于上下文的二元算术编码(CABAC)、基于上下文的变长编码(CAVLC)等等,这些技术的采用大大提高了视频压缩的效率,更有利于宽带网络数字电视(IPTV)、流媒体等基于传输的业务的实现。 本文主要根据视频会议应用的需要对JM8.6代码进行优化,目标是实现基于Baseline的低复杂度的CIF编码器,并对部分功能模块进行电路设计。在设计方法上采用自顶向下的设计方法,首先对H.264编码器的C代码和算法进行优化,并对优化后的结果进行测试比较,结果显示在图像质量没有明显降低的情况下,H.264编码器编码CIF格式视频每秒达到15帧以上,满足了视频会议应用的实时性要求。然后,以C模型为参考对H.264编码器的部分功能模块电路进行设计。采用Verilog HDL实现了这些模块,并在Quartus Ⅱ中进行了综合、仿真、验证。主要完成了Zig-zag扫描和CAVLC模块的设计,详细说明模块的工作原理和过程,然后进行多组的仿真测试,结果与C模型相应部分的结果一致,证明了设计的正确性。
上传时间: 2013-06-11
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随着人们对无线通信需求和质量的要求越来越高,无线通信设备的研发也变得越来越复杂,系统测试在整个设备研发过程中所占的比重也越来越大。为了能够尽快缩短研发周期,测试人员需要在实验室模拟出无线信道的各种传播特性,以便对所设计的系统进行调试与测试。无线信道仿真器是进行无线通信系统硬件调试与测试不可或缺的仪器之一。 本文设计的无线信道仿真器是以Clarke信道模型为参考,采用基于Jakes模型的改进算法,使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模拟实现了频率选择性衰落信道。信道仿真器实现了四根天线数据的上行接收,每根天线由八条可分辨路径,每条可分辨路径由64个反射体构成,每根天线可分辨路径和反射体的数目可以独立配置。通过对每个反射体初始角度和初始相位的设置,并且保证反射体的角度和相位是均匀分布的随机数,可以使得同一条路径不同反射体之间的非相关特性,得到的多径传播信道是一个离散的广义平稳非相关散射模型(WSSUS)。无线信道仿真器模拟了上行数据传输环境,上行数据由后台产生后储存在单板上的SDRAM中。启动测试之后,上行数据在CPU的控制下通过信道仿真器,然后送达基带处理板解调,最后测试数据的误码率和误块率,从而分析基站的上行接收性能。 首先,本文研究了3GPP TS 25.141协议中对通信设备测试的要求和无线信道自身的特点,完成了对无线信道仿真器系统设计方案的吸收和修改。 其次,针对FPGA内部资源结构,研究了信道仿真器FPGA实现过程中的困难和资源的消耗,进行了模块划分。主要完成了时延模块、瑞利衰落模块、背板接口模块等的RTL级代码的开发、仿真、综合和板上调试;完成了FPGA和后台软件的联合调试;完成了两天线到四天线的改版工作,使FPGA内部的工作频率翻了一倍,大幅降低了FPGA资源的消耗。 最后,在完成无线信道仿真器的硬件设计之后,对无线信道仿真器的测试根据3GPP TS 25.141 V6.13.0协议中的要求进行,即在数据误块率(BLER)一定的情况下,对不同信道传播环境和不同传输业务下的信噪比(Eb/No)进行测试,单天线和多天线的测试结果符合协议中规定的信噪比(Eb/No)的要求。
上传时间: 2013-04-24
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软件无线电(Software Radio)具有高度灵活性、开放性,很容易实现与现有和未来多种电台的兼容,能最大限度的满足了互联互通的要求。而基于多相滤波器组的信道化软件无线电接收技术以其固有的全概率接收、降采样速率以及其大幅提高运算速率的能力越来越受到重视。本文主要研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的软件无线电信道化中频接收技术设计与实现。 首先介绍了软件无线电的基本概念以及其发展状况,深入讨论了软件无线电的基本理论,主要介绍了设计中所用到的带通采样技术、信号的抽取技术与多相滤波技术。 然后简要介绍了信道化中频接收机的射频(Radio Frequency,RF)前端接收技术,设置宽中频超外差接收机射频前端的设计指标,给出了改进的实信号滤波器组低通型实现结构,并依此推导和建立了实信号多相滤波器组信道化中频接收机的数学模型。 最后基于EP1S80开发平台实现了实信号多相滤波器组信道化的中频接收机。给出了多相滤波器、抽取运算、FFT运算、信道划分以及复乘运算的设计方案。仿真结果表明,该接收机能够实现对中频信号的正确接收,验证了系统设计的可行性。
上传时间: 2013-06-12
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目前,H.264是图像编码研究领域的一个热点。它在语言结构、预测算法、数据变换等方面做了很大的改进,在低码率传输、高清晰度显示及网络接入等性能上相比以往标准有了显著提高,使得H.264在视频会议、视频点播、数字电视和手...
上传时间: 2013-05-27
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差错控制编码技术是现代通信技术中的关键技术之一,在移动通信、数字电视、计算机存储等数据通信系统中得到了广泛应用。在信道条件恶劣的情况中,常采用纠错能力更强的级联编解码方法,进行差错控制。本课题以RS码、LDPC 码...
上传时间: 2013-05-25
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数字通信系统中,信道受到多种类型噪声的影响,信息在传输过程中会出现错误。为提高系统传输的可靠性,除了扩展带宽、增加发射功率和降低系统噪声等方法外,纠错编码也是常用技术。在编码过程中,卷积码充分利用了各组之间...
上传时间: 2013-06-27
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