文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于提升机构的二维离散小波的FPGA设计
姓名:王纲毅
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:柳健
20050430
摘要
在卫星遥感设备中,随着遥感技术的发展和对传输式观测卫星遥感图像质量要求
的不断提高,航天遥感图像的分辨率和采样率也越来越高,由此引起高分辨率遥感图
像数据存储量和传输数据量的急剧增长,然而卫星信道带宽有限。为了尽量保持高分
辨率遥感图像所具有的信息,必须解决输入数据码率和传输信道带宽之间的矛盾。所
以星载高分辨率遥感图像数据的高保真、实时、大压缩比压缩技术就成了解决这一矛
盾的关键技术。
FPGA 器件为实现数据压缩提供了一种压缩算法的硬件实现的一个理想的平台。
FPGA 器件集成度高,体积小,通过用户编程实现专门应用的功能。它允许电路设计者
利用基于计算机的开发平台,经过设计输入,仿真,测试和校验,直到达到预期的结
果,减少了开发周期。
小波变换能够适应现代图像压缩所需要的如多分辨率、多层质量控制等要求,在
较大压缩比下,小波图像压缩质量明显好于 DCT 变换,因此小波变换成为新一代压缩
标准 JPEG2000 的核心算法。同时,小波变换的提升算法结构简单,能够实现快速算法,
有利于硬件实现,因此提升小波变换对于采用 FPGA 或 ASIC 来实现图像变换来说是
很好的选择。
本文针对卫星遥感图像的数据流,主要研究可以对卫星图像进行实时二维小波变
换的方案。针对提升小波变换的 VLSI 结构和 FPGA 设计中的关键技术,从边界延拓、
滤波器结构、整数小波、定点运算、原位运算等方面进行了研究和讨论,并且完成了
针对卫星遥感图像的分块二维 9/7 提升小波变换的 FPGA 实现。采用 Verilog 语言对设
计进行了仿真验证,并将仿真结果同 matlab 仿真结果进行了比较,比较结果表明该方
案能实现对卫星遥感图像数据流的二维提升小波变换的功能。同时 Quartus II 综合结果
也表明,系统时钟能够工作在很高的频率,可以满足高速实时对卫星图像的小波变换
处理。

关键词:二维小波变换,FPGA,提升算法,整数小波,图像压缩

I
Abstract
With the rapid development of remote-sensing technologies and the increasing demand
of better Image quality, the resolution and sample rate has e higher and higher, thus,
result in the conflict of data volume growing far beyond municating capacity
between satellites and the earth. Since the available bandwidth of the satellite
communication sub-system is limited, there has been a great demand of an effective
approach press the data before transferring and preserve the information in the high
resolution images.
FPGA device supplies a perfect hardware platform for press because of its
high integration and powerfull function. Users could implement their designs by coding with
HDL. We can do our designs and do the simulation with PC, we could debuge the design
with specific software , these make the designing much easier and reduce the designning
time. Implement arithmetic with hardware will enhance the speed .for the satellite image
compress system , it’s quite advantageous.
Discre