论文摘要
合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率的微波成像雷达，通常被安装在飞机或卫星上对地面成像。所成图像尺寸大，数据量高，随着现代合成孔径雷达向着高分辨率、高测绘带、多频段、多极化、多模式等方向发展，图像数据量还会不断增加，这给数据的实时传输与存储带来了很多问题。随着实时成像系统的发展，发展高性能的图像数据压缩算法可有效的解决这个问题。近年来，小波变换在图像处理领域中的应用日趋广泛。小波变换的本质是多分辨率的信号分析，非常适合人的视觉感知特性，并且小波变换在时域和频域同时具有良好的局部化性质，所以，本文重点研究基于小波变换的图像数据实时压缩算法以及实施相应算法的硬件电路。本文的主要工作和创新：（1）详细讨论了小波理论以及基于小波变换的图像压缩方法。研究了基于空间树结构（SOT）的嵌入式零树（EZW）编码算法和层次树中的集划分（SPIHT）编码算法，引入了改进的SPIHT编码算法，改进后的算法减少了编码过程中的内存使用，有利于硬件实现。（2）针对SAR图像数据压缩的实际要求，提出了一种新型的基于统计的等级树分层量化（BS-LQOHT）算法。该算法可以针对图像数据自适应的调节滤波阈值，并对编码对象进行分层量化处理。对比SPIHT算法，该算法在不影响峰值信噪比的情况下，可有效地减少SAR图像压缩编码过程中的内存使用并极大的提高编解码速度，对于SAR之类数据量较大的图像来说，有较高的实用价值。（3）开发了相应的硬件电路。该电路使用了TI公司的定点数字信号处理器TMS320C6415。该芯片运算速度快、精度高，可满足SAR图像数据压缩的实时性要求。此外，该电路还采用了符合CPCI规格要求的电气性能优异的对外接口。（4）详细讨论了实时算法实施过程中遇到的两个问题：1)小波变化时的边界处理；2)改进的SPIHT编码算法一次输出多少比特位；证实了上述硬件电路可完成SAR图像数据的实时压缩处理；
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 合成孔径雷达的发展1.2 合成孔径雷达数据压缩问题的提出1.3 本文的主要工作第二章 图像压缩编码2.1 图像压缩编码原理2.2 变换编码2.3 图像压缩的评估标准2.3.1 普通图像压缩的评估标准2.3.1.1 客观评估标准2.3.1.2 主观评估标准2.3.2 合成孔径雷达图像的质量评估标准2.3.2.1 空间分辨率2.3.2.2 峰值旁瓣比和积分旁瓣比2.3.2.3 动态范围2.3.2.4 图像压缩比第三章 小波变换理论3.1 傅立叶分析与短时傅立叶分析3.1.1 傅立叶分析及其缺陷3.1.2 短时傅立叶分析及其缺陷3.2 小波的发展历程3.3 小波变换3.3.1 连续小波变换及其性质3.3.2 连续小波变换的离散化3.3.3 多分辨分析与Mallat算法3.3.3.1 多分辨分析3.3.3.2 一维Mallat算法3.3.3.3 二维Mallat算法3.3.4 利用提升方案（Lifting Scheme）构造小波3.3.4.1 提升方案的基本原理3.3.4.2 把小波变换分解成基本的提升步骤第四章 小波变换的图像压缩4.1 小波变换图像编码的基本框架4.1.1 解相关变换过程4.1.2 量化过程4.1.3 熵编码过程4.2 嵌入式零树编码（EZW）算法4.3 层次树中的集划分（SPIHT）算法4.4 改进的SPIHT算法第五章 基于统计的等级树分层量化算法5.1 简述5.2 基于统计的自适应滤波阈值5.3 等级树分层量化算法5.3.1 小波变换数据分析5.3.2 量化处理5.3.3 等级树分层量化算法具体实现5.4 软件仿真结果与总结第六章 实时压缩算法的硬件电路设计与实现6.1 TMS320C64xTM系列简介6.2 TMS320C6415简介6.2.1 TMS320C6415的结构框图:6.2.2 C6415的封装6.3 硬件电路功能简介:6.4 系统电路框架概述6.5 DSP的JTAG接口设计6.6 DSP的中断设计6.7 DSP的电源设计6.8 DSP的加载方式设计6.9 DSP的复位电路设计6.10 DSP的时钟电路设计6.11 DSP的外扩存储器设计6.12 系统的对外接口设计6.12.1 CPCI接口简介6.12.2 CPCI接口特性:6.12.3 系统插板和接口设计第七章 实时算法设计中的问题及验证7.1 课题中的小波变换7.1.1 小波变换的算法流程7.1.2 小波变换的边界处理7.2 改进的SPIHT算法输出比特位数的研究7.3 硬件电路的实时性验证结束语参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢附录A
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