[发明专利]基于JPEG-LS帧间扩展的遥感图像压缩算法硬件实现方法

权利要求书

1.一种基于JPEG-LS帧间扩展的遥感图像压缩算法硬件实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)使用片外存储器缓存编码帧和参考帧图像数据，按照不同的分块行列参数，分别得到编码块和搜索块数据；

(2)在参考帧形成的运动搜索块中，基于SAD准则进行全搜索，得到编码块的最佳匹配块，并将编码块和匹配块输出至下一级；

(3)生成编码块和匹配块图像同步因果模板，多个预测器并行计算，块内残差绝对值之和最小的为最佳预测器；

(4)使用最佳预测器进行固定预测，结合自适应修正器，计算预测残差，并根据上下文建模参数得到哥伦布编码参数；

(5)计算编码参数，完成哥伦布限长编码，压缩码流与解码辅助信息组帧输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于JPEG-LS帧间扩展的遥感图像压缩算法硬件实现方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：

(11)使用四个FIFO分别缓存编码帧写入数据、读出数据，参考帧写入数据、读出数据，并提供数据位宽转换与时钟隔离的功能；

(12)定义计数器，对写数据使能信号进行计数，完成存储地址累加和数据顺序写入；根据分块行列参数，当缓存至分块行数时，进行读地址与偏移地址计算，从存储区输出大小相同、互不重叠的编码块数据；

(13)因图像分块压缩，压缩重建图像数据以分块形式存在，需根据分块行列参数计算写地址和偏移地址，得到完整的参考帧图像数据；设置运动搜索步长为P，确定搜索块行列参数分别为ROW+2P和COL+2P，进行读地址与偏移地址计算，输出大小相同、互有重叠的搜索块数据；

(14)统计多个通道的水位情况，写通道水位是输入FIFO缓存量和该存储分区的空闲空间，读通道水位是输出FIFO空闲空间和该存储分区缓存量；采用固定优先级的策略，对各通道水位情况进行判断，哪个通道水位高，就将总线分配给哪个通道，完成数据传输。

3.根据权利要求1所述的一种基于JPEG-LS帧间扩展的遥感图像压缩算法硬件实现方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：

(21)使用2P个FIFO，(2P+1)×(2P+1)个寄存器，级联缓存搜索块四行数据，当搜索块第五行第五个数据到来时，形成(2P+1)×(2P+1)匹配窗口，此时读取编码块第一行第一个数据，将编码块数据与窗口数据对齐，输出至SAD计算模块；当搜索块第(2P+1)行第(2P+2)个数据到来时，形成新的(2P+1)×(2P+1)匹配窗口，此时读取编码块第一行第二个数据，对齐输出至SAD计算模块，在(ROW+2P)×(COL+2P)个像素时钟周期后完成SAD计算；

(22)编码块每个像素数据与匹配窗口每个像素数据扩展符号位，使用组合逻辑进行作差；后判断差值符号位，若符号位为负，对数据进行按位取反再加1，若符号位为正，则数据保持不变，得到差值的绝对值；使用一个位数足够的累加器，统计绝对值之和，等到一个编码块中所有像素统计结束时，将(2P+1)×(2P+1)个绝对值之和送至比较选择电路模块；

(23)将(2P+1)×(2P+1)个匹配结果分为(2P+1)组，使用两级流水线进行比较；第一级流水线比较每组中的(2P+1)个数据得到每组的最小值，第二级流水线比较(2P+1)个最小值得到最终的最小值；结果最小的为最佳匹配块，输出该编码块的运动矢量{m,n}，并将最佳匹配块的绝对值之和输出至预测器选择模块，作为第四预测器的残差绝对值之和；

(24)使用两个片上FIFO分别存储搜索块和编码块数据，搜索块数据量为(ROW+2P)×(COL+2P)，编码块数据量为ROW×COL，当最佳匹配块结果输出后，读出搜索块数据，根据行列计数确定数据是否有效，当数据有效时，对应读出一个编码块数据，一起输出至预测器选择模块。