一种图像并行压缩装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种图像并行压缩装置及方法，将图像数据均匀分成5的倍数块，并在时钟到来后，将第m个图像块的一个像素发送至第m/5的余数个接收模块；预测器模块将原始像素值X和预测像素值

【技术实现步骤摘要】
一种图像并行压缩装置及方法
本专利技术属于卫星遥感
，涉及一种基于流水的并行压缩装置及方法。
技术介绍
随着空间对地观测技术的发展，星上需要传输的数据量急剧增加，对卫星图像的压缩能力提出了更高的要求。复杂的算法实现和有限的硬件资源已经成为影响星上压缩处理能力的主要因素，静态压缩算法JEPG-LS，JPEG2000，特别是H.265等复杂的视频压缩算法更是对硬件实现时的处理能力提出了更高的要求。目前，卫星遥感领域使用的静态图像压缩技术有JEPG-LS、JPEG2000，受应用环境和算法复杂度的影响，其处理能力和效率均有不小的限制，而采用ASIC方式虽然解决了可编程芯片本身的局限性，但相应会增加制造成本。动态图像压缩技术如H.264，尤其是H.265算法复杂度更高，解决处理能力和算法复杂度之间的矛盾已经刻不容缓。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有压缩技术处理能力不足，提供一种基于流水的遥感图像并行压缩技术，它在提供压缩功能的同时，具有极低的计算复杂度，采用极少的资源，处理能力极强。本专利技术的上述目的通过下述技术方案予以实现：提供一种图像并行压缩装置，包括图像分割模块，五个接收模块，预测器模块，误差计算模块，量化模块，编码模块和输出处理模块；图像分割模块，将图像数据，均匀分成为k个图像块，k为5的倍数。在时钟到来后，将第m个图像块的一个像素发送至压缩装置第m/5的余数个接收模块；每个时钟周期将m加1，每5个时钟周期，将m-5，直至五个图像块所有像素都发送后，切换到接下来的五个图像块序列，将m+5，直至完成所有图像块的发送；k≥m≥1；五个接收模块将接收的图像块的像素发送到预测器模块；预测器模块每个时钟周期接收一个像素并对所接收像素的预测，下一个时钟周期将原始像素值X和预测像素值发送到误差计算模块；误差计算模块，计算原始像素值X和预测像素值的差值，并在下一时钟周期将原始像素值X、预测像素值以及计算的差值发送到量化模块；量化模块计算|Rc-Rb|+|Rc-Ra|，并进行量化，在下一时钟周期将量化后的值及所接收的差值发送给编码模块，Ra,Rb,Rc分别表示所接收像素左侧、上侧、和左上侧点的像素；编码模块对量化后的值进行编码，并在下一时钟周期将编码和所接收的差值发送给溢出处理模块；输出处理模块判断量化过程中是否发生溢出，如果未发生溢出则输出所述编码；如果发生溢出则输出所述编码和溢出编码。优选的，所述溢出编码的获取方法为：判断所接收的差值是否超过阈值，如果未超过阈值，则输出所述编码和固定位数个0；如果超过阈值对所述差值超出截断范围的部分，进行等间隔量化，对等间隔量化值直接进行编码。优选的，预测器模块预测模型如下：优选的，量化模块将|Rc-Rb|+|Rc-Ra|与阈值比较，如果大于阈值则采用长量化表，否则采用短量化表。优选的，量化模块还进行像素重构，通过编码模块发送输出处理模块进行输出，其中qErr为|Rc-Rb|+|Rc-Ra|的计算结果。优选的，编码模块如果量化后的值大于设定阈值，则采用长编码表进行编码，否则采用短编码表进行编码。优选的，还包括顶层模块，输出时钟信号，接收外部发送的图像数据。一种利用所述的图像并行压缩装置进行图像并行压缩的方法，包括如下步骤：(1)图像分割模块，将图像数据，均匀分成为k个图像块；令i＝1，m＝1；(2)图像分割模块在时钟到来后将m个图像块第i个像素发送给第m/5的余数个并行的接收模块；每个时钟周期将m加1，每5个时钟周期，将m-5；(3)预测器模块每个时钟周期接收一个像素并对所接收像素的预测，下一个时钟周期将原始像素值X和预测像素值发送到误差计算模块；(4)误差计算模块，计算原始像素值X和预测像素值的差值，并在下一时钟周期将原始像素值X、预测像素值以及计算的差值发送到量化模块；(5)量化模块计算|Rc-Rb|+|Rc-Ra|，并进行量化，在下一时钟周期将量化后的值及所接收的差值发送给编码模块；(6)编码模块对量化后的值进行编码，并在下一时钟周期将编码和所接收的差值发送给溢出处理模块；(7)输出处理模块判断量化过程中是否发生溢出，如果未发生溢出则输出所述编码；如果发生溢出则判断所接收的差值是否超过阈值，如果未超过阈值，则输出所述编码和固定位数个0；如果超过阈值对所述差值超出截断范围的部分，进行等间隔量化，对等间隔量化值直接进行编码；(8)判断是否完成像素的编码，如果完成则进入步骤(9)，否则另i+1，返回步骤(2)；(9)判断是否完成所有图像块的编码，如果完成则完成该图像并行压缩；如果未完成，则令m+5，i＝1返回步骤(2)；优选的，步骤(5)中量化模块将|Rc-Rb|+|Rc-Ra|与阈值比较，如果大于阈值则采用长量化表进行量化，否则采用短量化表进行量化。优选的，步骤(6)中编码模块如果量化后的值大于设定阈值，则采用长编码表进行编码，否则采用短编码表进行编码。优选的，还包括步骤(10)，完成图像并行流水处理后，对五路压缩后码流根据需要的格式进行转换和协议格式编排。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术的并行压缩方法，采用最大5路并行压缩方式，与单路压缩方式相比，能够大大提高数据的实时处理速率，将数据处理速率提高了5倍，能够满足目前遥感图像高速率数据传输的任务需求，顺应实时数据处理的发展趋势。(2)本专利技术的并行压缩方法，对于现有的线阵和面阵图像均适用，可以任意设置图像块的大小，相对于现有的压缩方法更加灵活。(3)本专利技术的并行压缩方法，在并行压缩前无需对前方输入并行数据格式进行变化，可直接调用压缩模块，完成并行编码处理。处理流程简单，易实现，大大降低了使用编码器的复杂度。(4)本专利技术的并行压缩方法，不需要对数据进行缓存，降低了数据处理过程中的出错概率，避免了在使用FIFO/RAM缓存数据过程中出现丢数、错位等现象，避免了将部分数据滞留在缓存中的弊端。(5)本专利技术的并行压缩方法，整个压缩过程中只需要一种时钟频率，避免了数据串并变化和分路过程中引入的多个时钟频率导致的跨时钟域问题，降低了亚稳态的风险与不必要的时钟资源浪费。(6)本专利技术的并行压缩方法，节约了资源使用，相对于现有压缩方式，本方法可降低FIFO资源使用量，并减少逻辑资源的使用量。附图说明图1为本专利技术压缩算法流程图；图2为本专利技术流水化并行压缩方法设计流程图；图3为本专利技术流水化并行压缩方法装置示意图；图4为本专利技术流水化并行压缩方法预测器模型。具体实施方式结合图3，本专利技术图像并行压缩装置，包括顶层模块、图像分割模块，五个接收模块，预测器模块，误差计算模块，量化模块，编码模块和输出处理模块；图像分割模块，将图像数据，均匀分成为k个图像块，k为5的倍数，并在时钟到来后，将第m个图像块的一个像素发送至第m/5的余数个接收模块；每个时钟周期将m加1，每5个时钟周期，将m-5，直至五个图像块所有像素的发送后，切换到接下来的五个图像块，将m+5，直至完成所有图像块的发送；k≥m≥1；五个接收模块将接收的图像块的像素发送到FIFO中读取存储，并发送到预测器模块，每个一个时钟周期一个接收模块发送像素，下一个周期切换到下一个接收模块发送，五个周期循环一次。预测器模块每个时钟周期接收一个像素并对所接收像素的预测，下一个时钟周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像并行压缩装置，其特征在于，包括图像分割模块，五个接收模块，预测器模块，误差计算模块，量化模块，编码模块和输出处理模块；图像分割模块，将图像数据，均匀分成为k个图像块，k为5的倍数。在时钟到来后，将第m个图像块的一个像素发送至压缩装置第m/5的余数个接收模块；每个时钟周期将m加1，每5个时钟周期，将m‑5，直至五个图像块所有像素都发送后，切换到接下来的五个图像块序列，将m+5，直至完成所有图像块的发送；k≥m≥1；五个接收模块将接收的图像块的像素发送到预测器模块；预测器模块每个时钟周期接收一个像素并对所接收像素进行预测，下一个时钟周期将原始像素值X和预测像素值

【技术特征摘要】
1.一种图像并行压缩装置，其特征在于，包括图像分割模块，五个接收模块，预测器模块，误差计算模块，量化模块，编码模块和输出处理模块；图像分割模块，将图像数据，均匀分成为k个图像块，k为5的倍数。在时钟到来后，将第m个图像块的一个像素发送至压缩装置第m/5的余数个接收模块；每个时钟周期将m加1，每5个时钟周期，将m-5，直至五个图像块所有像素都发送后，切换到接下来的五个图像块序列，将m+5，直至完成所有图像块的发送；k≥m≥1；五个接收模块将接收的图像块的像素发送到预测器模块；预测器模块每个时钟周期接收一个像素并对所接收像素进行预测，下一个时钟周期将原始像素值X和预测像素值发送到误差计算模块；误差计算模块，计算原始像素值X和预测像素值的差值，并在下一时钟周期将计算的差值发送到量化模块；量化模块计算|Rc-Rb|+|Rc-Ra|，并进行量化，在下一时钟周期将量化值及所接收的差值发送给编码模块，Ra,Rb,Rc分别表示所接收像素左侧、上侧、和左上侧点的像素；编码模块对量化值进行编码，并在下一时钟周期将编码和所接收的差值发送给溢出处理模块；输出处理模块判断量化过程中是否发生溢出，如果未发生溢出则输出所述编码；如果发生溢出则输出所述编码和溢出编码。2.如权利要求1所述的图像并行压缩装置，其特征在于，所述溢出编码的获取方法为：判断所接收的差值是否超过阈值，如果未超过阈值，则输出所述编码和固定位数个0；如果超过阈值，对所述差值超出截断范围的部分，进行等间隔量化，对等间隔量化值直接进行编码。3.如权利要求1或2所述的图像并行压缩装置，其特征在于，预测器模块预测模型如下：4.如权利要求1或2所述的图像并行压缩装置，其特征在于，量化模块将|Rc-Rb|+|Rc-Ra|与阈值比较，如果大于阈值则采用长量化表，否则采用短量化表。5.如权利要求4所述的基于流水的遥感图像并行压缩装置，其特征在于，量化模块还进行像素重构，通过编码模块发送输出处理模块进行输出，其中qErr为|Rc-Rb|+|Rc-Ra|的计算结果。6.如权利要求4所述的图像并行压缩装置，其特征在于，编码模块如果量化后的值大于设定阈值，则采用长编码表进行编...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宇，肖化超，张建华，袁素春，阎昆，陈晨，祡昱洲，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61