| 题名 | 高分辨率测量图像的存储与压缩技术研究 |
| 作者 | 张峰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 吴钦章 ; 任国强 |
| 关键词 | 高分辨率 测量图像 存储 传输 图像压缩 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 光电经纬仪是测量飞行物体运动轨迹、姿态等参数，以及事态记录的精密光电跟踪测量设备，由于光电经纬仪具有测量精度高，目标影像直观性强、能够事后复现等特点，长期以来一直广泛应用于天文观测、机器视觉、交通监控、可视预警等领域。光电经纬仪除了能够实现目标跟踪外，还具有图像记录功能，对目标在各个阶段的运行实况进行实时记录，以事后重现的形式提供实况资料，用于评估和判读。由于高帧频，高分辨率CCD相机的不断出现，像素元从320*240到1600*1200甚至到了9K*9K，帧频也从1f/s到200f/s，甚至1000f/s以上，数据量成级数增加，因此如何完成对高速高帧频相机数据的实时记录，成为本课题的研究问题和方向。课题从实际工程需要出发，围绕高分辨率测量图像的高速实时存储展开研究，提出了一套适用于光电经纬仪的存储方案。 通过分析高速存储协议，比较基于并行存储方案（如ATA，SCSI）和串行存储方案（如SATA，SAS）的优缺点，选择并实现了基于串行协议的嵌入式存储。并行存储方式支持的存储速度有限，同时由于总线竞争、冲突又降低了总线的利用率，而串行存储协议采用高速差分线进行传输，不会出现数据的串扰等问题，同时具有升级简单等优点，目前，基于串行协议的存储设计，已成为高速存储设计的主流。 在深入理解SATA与SAS协议的基础上，分别设计并实现了基于SATA与SAS的高速嵌入式存储，首先完成系统的硬件平台设计，软件平台涉及到操作系统的选择与移植。操作系统选择嵌入式linux, 移植包括boot loader，内核的裁减与编译，文件系统的加载等。若磁盘以RAID0的方式工作，可实现约300MB/s的存储速度，满足光电经纬仪的存储要求。 在传统的光电存储系统中，首先将采集的图像数据存储到存储介质中，事后对数据进行回放、判读，不利于现场诊断与调试。如何能在保证记录数据不丢失的情况下，同时对采集到的CCD图像数据进行快速浏览？若直接对数据传输，会对带宽提出很高要求，而基于图像特征和人眼的视觉特性，图像数据有很多冗余可以被压缩，以减少传输数据量，因此需要引入传输和压缩技术。 通过传输模块将CCD相机数据从采集模块传输给压缩模块，为压缩模块提供数据源。传输模块有EMIF接口和SRIO接口二种方式，可实现250MB/s－320MB/s的传输速度，压缩模块可选用JPEG或JPEG2000压缩算法，完成对高分辨率测量图像数据的压缩。以JPEG算法为例，选用C64×+平台，对1024×768的图像，可实现约25f/s的压缩速度。 本课题从实际工程项目出发，针对高分辨率测量图像的高速存储与压缩技术展开研究，从理论上对高速串行存储协议进行深入分析，实现了基于SATA与SAS的嵌入式存储; 通过对传输协议的分析，实现了基于EMIF和SRIO二种传输方式，为图像压缩提供了数据源; 同时，分析压缩算法标准后，实现了针对高分辨率测量图像的压缩，即课题实现的系统平台集存储，传输，压缩于一体，本文的研究成果对进一步提高光电测量系统的应用前景，具有较高的理论指导意义和工程应用价值。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2014-12-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/598]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张峰. 高分辨率测量图像的存储与压缩技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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