基于小波的雷達視頻壓縮.doc
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基于小波的雷達視頻壓縮,摘要雷達記錄存儲設(shè)備能夠?qū)走_數(shù)據(jù)記錄存儲以及雷達回波數(shù)據(jù)再現(xiàn)，對特殊情形下的事后分析研究以及場景再現(xiàn)提供基礎(chǔ)。由于雷達數(shù)據(jù)量巨大，必須對其進行壓縮后存儲，否則將給實際中帶來諸多不便，并且耗費大量硬件資源。其次由雷達的作用決定了其多分布在高山、島嶼等地區(qū)以及近些年無人值守站的發(fā)展趨勢，需要將雷達數(shù)據(jù)傳送至山下或較遠處的...
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摘要
雷達記錄存儲設(shè)備能夠?qū)走_數(shù)據(jù)記錄存儲以及雷達回波數(shù)據(jù)再現(xiàn)，對特殊情形下的事后分析研究以及場景再現(xiàn)提供基礎(chǔ)。由于雷達數(shù)據(jù)量巨大，必須對其進行壓縮后存儲，否則將給實際中帶來諸多不便，并且耗費大量硬件資源。其次由雷達的作用決定了其多分布在高山、島嶼等地區(qū)以及近些年無人值守站的發(fā)展趨勢，需要將雷達數(shù)據(jù)傳送至山下或較遠處的雷達終端設(shè)備進行分析處理。海量數(shù)據(jù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中傳輸十分不便，為此也必須對雷達數(shù)據(jù)進行壓縮處理。
本文設(shè)計完成了記錄壓縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含硬件平臺與軟件算法兩部分。利用Altuim design完成原理圖繪制與PCB布線，基于QuartusⅡ平臺并使用VHDL語言進行程序設(shè)計，完成硬件平臺設(shè)計。實現(xiàn)對雷達觸發(fā)、雷達方位、雷達視頻以及記錄參數(shù)信息的特定格式緩存處理與通信功能以及對數(shù)字視頻的部分壓縮處理，并對設(shè)計的功能與可行性進行了測試，滿足實際需求。
軟件算法設(shè)計部分主要是雷達數(shù)據(jù)的壓縮處理，研究該算法的理論基礎(chǔ)，重點研究了基于小波的壓縮算法，主要對位平面編碼與自適應(yīng)算術(shù)編碼進行研究，完成該算法的仿真處理。分析比較各算法性能，驗證該算法的可行性。
設(shè)計的壓縮系統(tǒng)中硬件平臺已經(jīng)通過實際測試，軟件算法仿真結(jié)果良好，具有可行性。
關(guān)鍵詞 雷達視頻；記錄處理；小波變換；圖像壓縮
Abstract
Radar recording and storing device can recording radar data,it can recorde and reappear radar echo data.Especially,the device can supply data for analysing,researching and regaining the particular situation.Because of mass radar echo data,it make many questions and troubles for storing and reality projects, must compress the data in order to resolve the question. Radar distributes in alpine zone and islands, and unattended station developing, the data be transmitted to forane terminal processing device. Pre_existing network device cannot meet demands, so radar video data must be compressed.
Design completed record compression system.The system mainly includes two parts: hardware platform and software algorithm.Completing schematic diagram and PCB wiring by Altuim design, using VHDL language accomplish program design based on QuartusⅡ. Achieve specific format cache processing for radar trigger, radar azimuth, and radar video record, parameters of the data and PCI communication.And compress digital radar video,test the function and the feasibility of the design, meet the practical needs.
Complete radar data simulation processing in software algorithm. Research wavelet theory and compression algorithm based on wavelet, main research the bit_plane coding and adaptive arithmetic coding. Complete the algorithm simulation processing, analysis and compare compression algorithm performance.The algorithm is feasibility by experiment.
The design of compression system hardware platform is through actual testing, software algorithm simulation result is feasible.
Keywords Radar Video; Record Processing; Wavelet; Image Compression
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1課題研究背景及意義 1
1.1.1 課題研究背景 1
1.1.2 課題研究意義 1
1.2國內(nèi)外研究研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1國內(nèi)外現(xiàn)狀 2
1.2.2發(fā)展趨勢 3
1.3課題研究的主要內(nèi)容 4
1.4論文組織結(jié)構(gòu)安排 4
第2章 總體方案設(shè)計 6
2.1 硬件平臺設(shè)計 6
2.2 壓縮算法設(shè)計 7
2.3 CPCI總線通信設(shè)計 7
2.4本章小結(jié) 8
第3章 小波基礎(chǔ)理論 9
3.1小波變換理論 9
3.1.1傅里葉變換缺陷 9
3.1.2小波變換定義 10
3.2 多分辨率分析與mallat算法 11
3.2.1 L2(R)的多分辨率分析 11
3.2.2 Mallat算法 12
3.3 提升小波方法 14
3.4邊界延拓 15
3.5本章小結(jié) 16
第4章 雷達數(shù)據(jù)記錄壓縮硬件實現(xiàn) 17
4.1雷達視頻壓縮硬件分系統(tǒng)構(gòu)建 17
4.2 CPCI總線通信及乒乓存儲器實現(xiàn) 17
4.2.1 設(shè)計采用的模式與時序 18
4.2.2 CPCI通信狀態(tài)機實現(xiàn) 19
4.2.3乒乓存儲實現(xiàn) 20
4.2.4 速率測試 23
4.3 FPGA核心程序設(shè)計 24
4.3.1雷達數(shù)據(jù)分析 24
4.3.2觸發(fā)、方位信息處理模塊設(shè)計 25
4.3.3視頻記錄緩存模塊設(shè)計 27
4.3.4設(shè)計驗證 30
4.4 可選模式 33
4.4.1 可行性分析 33
4.4.2 信號去噪處理 33
4.4.3 量化操作 34
4.4.4 RLC編碼實現(xiàn) 34
4.5 雷達圖像獲取 37
4.6本章小結(jié) 38
第5章 雷達視頻壓縮研究 39
5.1雷達信號的小波處理 39
5.1.1小波去噪 39
5.1.2小波壓縮 42
5.2基于小波的雷達視頻壓縮算法 44
5.2.1比特平面編解碼實現(xiàn) 45
5.2.2 MQ算術(shù)編碼器編碼實現(xiàn) 50
5.3與DCT算法比較 57
5.3.1 DCT變換 57
5.3.2編碼方式 58
5.4結(jié)果分析 59
5.4.1結(jié)果比較 59
5.4.2關(guān)鍵問題討論 62
5.5本章小結(jié) 62
結(jié)束語 63
參考文獻 65
附錄 67
雷達記錄存儲設(shè)備能夠?qū)走_數(shù)據(jù)記錄存儲以及雷達回波數(shù)據(jù)再現(xiàn)，對特殊情形下的事后分析研究以及場景再現(xiàn)提供基礎(chǔ)。由于雷達數(shù)據(jù)量巨大，必須對其進行壓縮后存儲，否則將給實際中帶來諸多不便，并且耗費大量硬件資源。其次由雷達的作用決定了其多分布在高山、島嶼等地區(qū)以及近些年無人值守站的發(fā)展趨勢，需要將雷達數(shù)據(jù)傳送至山下或較遠處的雷達終端設(shè)備進行分析處理。海量數(shù)據(jù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中傳輸十分不便，為此也必須對雷達數(shù)據(jù)進行壓縮處理。
本文設(shè)計完成了記錄壓縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含硬件平臺與軟件算法兩部分。利用Altuim design完成原理圖繪制與PCB布線，基于QuartusⅡ平臺并使用VHDL語言進行程序設(shè)計，完成硬件平臺設(shè)計。實現(xiàn)對雷達觸發(fā)、雷達方位、雷達視頻以及記錄參數(shù)信息的特定格式緩存處理與通信功能以及對數(shù)字視頻的部分壓縮處理，并對設(shè)計的功能與可行性進行了測試，滿足實際需求。
軟件算法設(shè)計部分主要是雷達數(shù)據(jù)的壓縮處理，研究該算法的理論基礎(chǔ)，重點研究了基于小波的壓縮算法，主要對位平面編碼與自適應(yīng)算術(shù)編碼進行研究，完成該算法的仿真處理。分析比較各算法性能，驗證該算法的可行性。
設(shè)計的壓縮系統(tǒng)中硬件平臺已經(jīng)通過實際測試，軟件算法仿真結(jié)果良好，具有可行性。
關(guān)鍵詞 雷達視頻；記錄處理；小波變換；圖像壓縮
Abstract
Radar recording and storing device can recording radar data,it can recorde and reappear radar echo data.Especially,the device can supply data for analysing,researching and regaining the particular situation.Because of mass radar echo data,it make many questions and troubles for storing and reality projects, must compress the data in order to resolve the question. Radar distributes in alpine zone and islands, and unattended station developing, the data be transmitted to forane terminal processing device. Pre_existing network device cannot meet demands, so radar video data must be compressed.
Design completed record compression system.The system mainly includes two parts: hardware platform and software algorithm.Completing schematic diagram and PCB wiring by Altuim design, using VHDL language accomplish program design based on QuartusⅡ. Achieve specific format cache processing for radar trigger, radar azimuth, and radar video record, parameters of the data and PCI communication.And compress digital radar video,test the function and the feasibility of the design, meet the practical needs.
Complete radar data simulation processing in software algorithm. Research wavelet theory and compression algorithm based on wavelet, main research the bit_plane coding and adaptive arithmetic coding. Complete the algorithm simulation processing, analysis and compare compression algorithm performance.The algorithm is feasibility by experiment.
The design of compression system hardware platform is through actual testing, software algorithm simulation result is feasible.
Keywords Radar Video; Record Processing; Wavelet; Image Compression
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1課題研究背景及意義 1
1.1.1 課題研究背景 1
1.1.2 課題研究意義 1
1.2國內(nèi)外研究研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1國內(nèi)外現(xiàn)狀 2
1.2.2發(fā)展趨勢 3
1.3課題研究的主要內(nèi)容 4
1.4論文組織結(jié)構(gòu)安排 4
第2章 總體方案設(shè)計 6
2.1 硬件平臺設(shè)計 6
2.2 壓縮算法設(shè)計 7
2.3 CPCI總線通信設(shè)計 7
2.4本章小結(jié) 8
第3章 小波基礎(chǔ)理論 9
3.1小波變換理論 9
3.1.1傅里葉變換缺陷 9
3.1.2小波變換定義 10
3.2 多分辨率分析與mallat算法 11
3.2.1 L2(R)的多分辨率分析 11
3.2.2 Mallat算法 12
3.3 提升小波方法 14
3.4邊界延拓 15
3.5本章小結(jié) 16
第4章 雷達數(shù)據(jù)記錄壓縮硬件實現(xiàn) 17
4.1雷達視頻壓縮硬件分系統(tǒng)構(gòu)建 17
4.2 CPCI總線通信及乒乓存儲器實現(xiàn) 17
4.2.1 設(shè)計采用的模式與時序 18
4.2.2 CPCI通信狀態(tài)機實現(xiàn) 19
4.2.3乒乓存儲實現(xiàn) 20
4.2.4 速率測試 23
4.3 FPGA核心程序設(shè)計 24
4.3.1雷達數(shù)據(jù)分析 24
4.3.2觸發(fā)、方位信息處理模塊設(shè)計 25
4.3.3視頻記錄緩存模塊設(shè)計 27
4.3.4設(shè)計驗證 30
4.4 可選模式 33
4.4.1 可行性分析 33
4.4.2 信號去噪處理 33
4.4.3 量化操作 34
4.4.4 RLC編碼實現(xiàn) 34
4.5 雷達圖像獲取 37
4.6本章小結(jié) 38
第5章 雷達視頻壓縮研究 39
5.1雷達信號的小波處理 39
5.1.1小波去噪 39
5.1.2小波壓縮 42
5.2基于小波的雷達視頻壓縮算法 44
5.2.1比特平面編解碼實現(xiàn) 45
5.2.2 MQ算術(shù)編碼器編碼實現(xiàn) 50
5.3與DCT算法比較 57
5.3.1 DCT變換 57
5.3.2編碼方式 58
5.4結(jié)果分析 59
5.4.1結(jié)果比較 59
5.4.2關(guān)鍵問題討論 62
5.5本章小結(jié) 62
結(jié)束語 63
參考文獻 65
附錄 67
