[發明專利]用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼方法、系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310249861.9
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103327335A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 魏本杰;熊蔚明;鄧永生;謝義方
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

1.一種用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述系統包含：

圖像輸入模塊，用于實時接收采集的圖像數據，并對接收的圖像數據進行數據接口協議轉換；

小波變換處理模塊，用于對接口協議轉換后的圖像原始數據進行小波變換，得到小波系數；和

SPIHT算法編碼模塊，用于采用位平面編碼將小波系數進行位平面劃分，形成并行掃描的n個位平面，并對每個位平面進行處理，得到編碼后的二進制碼流。

2.根據權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述系統還包含：

圖像編碼器總控功能模塊，用于控制FPGA編碼系統各功能模塊的使能和包括輸入輸出和中間的數據處理過程的狀態轉移過程的使能；和

系統初始化功能模塊，用于對FPGA編碼系統各功能模塊和內存、寄存器進行初始化，設置缺省狀態。

3.根據權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述小波變換處理模塊進一步包含：二維小波變換子模塊和小波系數組織子模塊；

其中，所述二維小波變換子模塊對輸入它的圖像數據先進行行變換，將行變換的結果存入寄存器中；然后再對寄存器中的數據進行列變換,在此采用雙行并行處理方式分時復用行處理器，使行處理器和列處理器之間實現了并行處理，對于每一級變換產生的LL分量要進入下一級，組織成兩行并行的數據模式；對于第一級小波變換需要使用兩個SRAM存儲器,第二級小波變換和第三級小波變換均需要1塊SRAM存儲器，其余各級小波變換在FPGA片內的RAM中完成。

4.根據權利要求3所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述小波系數的組織子模塊，將原始圖像按塊劃分成1024*1024，小波變換后的系數按照子帶的生成順序共形成256棵小波樹；并且根據小波系數矩陣，產生存儲表。

5.根據權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述SPIHT算法編碼模塊依次對每個位平面執行如下處理：

FC掃描和幅度細化；子孫集合與隔代集合的分裂操作，包括掃描FD和FL標識位圖；其中，n<18。

6.根據權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述SPIHT算法編碼模塊進一步包含：

位平面劃分子模塊，用于將小波系數進行位平面劃分，形成并行掃描的n個位平面；

第一處理子模塊，用于同時掃描位平面1～位平面n,即進行FC掃描和幅度細化的操作；掃描完位平面之后，進行子孫集合與隔代集合的分裂操作，即針對該位平面掃描FD和FL標識位圖；每個位平面掃描FD和FL形成的比特流通過FIFO與碼流截斷控制器連接在一起，并將該位平面的比特計數送至碼流截斷控制器；由碼流截斷控制器按照碼流長度進行裁截；

其中，n<18。

7.根據權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，其特征在于，所述用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統與無人機圖像傳輸裝置的其余單元的外部接口包括：晶振時鐘接口、系統復位接口、CPU總線接口、RS232串行接口、2個SDRAM接口和4個SRAM接口。

8.一種用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼方法，所述方法包含：

步驟101）用于對FPGA系統初始化的步驟；

步驟102）用于接收輸入的原始圖像數據的步驟；

步驟103）用于對接收的原始圖像數據進行二維小波變換的步驟；

步驟104)用于對二維小波變換后的稀疏進行小波系數組織的步驟；

步驟105）用于對小波系數組織后的系數進行SPIHT位平面編碼的步驟，該步驟的位平面編碼是指：

①同時掃描位平面1～位平面n,即進行FC掃描和幅度細化的操作；

②掃描完位平面之后，進行子孫集合與隔代集合的分裂操作，即針對該位平面掃描FD和FL標識位圖；

③每個位平面掃描FD和FL形成的比特流通過FIFO與碼流截斷控制器連接在一起，并將該位平面的比特計數送至碼流截斷控制器；

④由碼流截斷控制器按照碼流長度進行裁截；

步驟106）用于將位平面掃描后的圖像數據進行碼流打包輸出的步驟。

9.一種用于圖像編碼器FPGA的一級數據流控制方法，該一級數據流控制方法用于控制權利要求1所述的用于無人機圖像傳輸裝置的FPGA編碼系統，所述方法為：

系統上電后，在SYS_CON模塊的總體控制下，

使能SYS_INIT模塊對包含內存和寄存器的系統進行初始化；

啟動DATA_IN模塊，從USB接口輸入原始圖像數據存儲到內存中；

啟動DWT模塊，對原始圖像數據進行二維小波變換，同時調用COEF_ORG對小波系數進行組織，并將小波系數結果暫存與SRAM中；

調用SPIHT模塊，對得到的小波系數進行并行位平面編碼；

調用CODE_ORG，對位平面編碼得到的碼流數據進行組織計數，并截斷處理，通過USB接口輸出。