基于小波的雷达视频压缩.doc
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基于小波的雷达视频压缩,摘要雷达记录存储设备能够对雷达数据记录存储以及雷达回波数据再现，对特殊情形下的事后分析研究以及场景再现提供基础。由于雷达数据量巨大，必须对其进行压缩后存储，否则将给实际中带来诸多不便，并且耗费大量硬件资源。其次由雷达的作用决定了其多分布在高山、岛屿等地区以及近些年无人值守站的发展趋势，需要将雷达数据传送至山下或较远处的...
内容介绍
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摘要
雷达记录存储设备能够对雷达数据记录存储以及雷达回波数据再现，对特殊情形下的事后分析研究以及场景再现提供基础。由于雷达数据量巨大，必须对其进行压缩后存储，否则将给实际中带来诸多不便，并且耗费大量硬件资源。其次由雷达的作用决定了其多分布在高山、岛屿等地区以及近些年无人值守站的发展趋势，需要将雷达数据传送至山下或较远处的雷达终端设备进行分析处理。海量数据在现有网络中传输十分不便，为此也必须对雷达数据进行压缩处理。
本文设计完成了记录压缩系统，该系统主要包含硬件平台与软件算法两部分。利用Altuim design完成原理图绘制与PCB布线，基于QuartusⅡ平台并使用VHDL语言进行程序设计，完成硬件平台设计。实现对雷达触发、雷达方位、雷达视频以及记录参数信息的特定格式缓存处理与通信功能以及对数字视频的部分压缩处理，并对设计的功能与可行性进行了测试，满足实际需求。
软件算法设计部分主要是雷达数据的压缩处理，研究该算法的理论基础，重点研究了基于小波的压缩算法，主要对位平面编码与自适应算术编码进行研究，完成该算法的仿真处理。分析比较各算法性能，验证该算法的可行性。
设计的压缩系统中硬件平台已经通过实际测试，软件算法仿真结果良好，具有可行性。
关键词 雷达视频；记录处理；小波变换；图像压缩
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
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.1.1 课题研究背景 1
1.1.2 课题研究意义 1
1.2国内外研究研究现状与发展趋势 2
1.2.1国内外现状 2
1.2.2发展趋势 3
1.3课题研究的主要内容 4
1.4论文组织结构安排 4
第2章 总体方案设计 6
2.1 硬件平台设计 6
2.2 压缩算法设计 7
2.3 CPCI总线通信设计 7
2.4本章小结 8
第3章 小波基础理论 9
3.1小波变换理论 9
3.1.1傅里叶变换缺陷 9
3.1.2小波变换定义 10
3.2 多分辨率分析与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边界延拓 15
3.5本章小结 16
第4章 雷达数据记录压缩硬件实现 17
4.1雷达视频压缩硬件分系统构建 17
4.2 CPCI总线通信及乒乓存储器实现 17
4.2.1 设计采用的模式与时序 18
4.2.2 CPCI通信状态机实现 19
4.2.3乒乓存储实现 20
4.2.4 速率测试 23
4.3 FPGA核心程序设计 24
4.3.1雷达数据分析 24
4.3.2触发、方位信息处理模块设计 25
4.3.3视频记录缓存模块设计 27
4.3.4设计验证 30
4.4 可选模式 33
4.4.1 可行性分析 33
4.4.2 信号去噪处理 33
4.4.3 量化操作 34
4.4.4 RLC编码实现 34
4.5 雷达图像获取 37
4.6本章小结 38
第5章 雷达视频压缩研究 39
5.1雷达信号的小波处理 39
5.1.1小波去噪 39
5.1.2小波压缩 42
5.2基于小波的雷达视频压缩算法 44
5.2.1比特平面编解码实现 45
5.2.2 MQ算术编码器编码实现 50
5.3与DCT算法比较 57
5.3.1 DCT变换 57
5.3.2编码方式 58
5.4结果分析 59
5.4.1结果比较 59
5.4.2关键问题讨论 62
5.5本章小结 62
结束语 63
参考文献 65
附录 67
雷达记录存储设备能够对雷达数据记录存储以及雷达回波数据再现，对特殊情形下的事后分析研究以及场景再现提供基础。由于雷达数据量巨大，必须对其进行压缩后存储，否则将给实际中带来诸多不便，并且耗费大量硬件资源。其次由雷达的作用决定了其多分布在高山、岛屿等地区以及近些年无人值守站的发展趋势，需要将雷达数据传送至山下或较远处的雷达终端设备进行分析处理。海量数据在现有网络中传输十分不便，为此也必须对雷达数据进行压缩处理。
本文设计完成了记录压缩系统，该系统主要包含硬件平台与软件算法两部分。利用Altuim design完成原理图绘制与PCB布线，基于QuartusⅡ平台并使用VHDL语言进行程序设计，完成硬件平台设计。实现对雷达触发、雷达方位、雷达视频以及记录参数信息的特定格式缓存处理与通信功能以及对数字视频的部分压缩处理，并对设计的功能与可行性进行了测试，满足实际需求。
软件算法设计部分主要是雷达数据的压缩处理，研究该算法的理论基础，重点研究了基于小波的压缩算法，主要对位平面编码与自适应算术编码进行研究，完成该算法的仿真处理。分析比较各算法性能，验证该算法的可行性。
设计的压缩系统中硬件平台已经通过实际测试，软件算法仿真结果良好，具有可行性。
关键词 雷达视频；记录处理；小波变换；图像压缩
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
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.1.1 课题研究背景 1
1.1.2 课题研究意义 1
1.2国内外研究研究现状与发展趋势 2
1.2.1国内外现状 2
1.2.2发展趋势 3
1.3课题研究的主要内容 4
1.4论文组织结构安排 4
第2章 总体方案设计 6
2.1 硬件平台设计 6
2.2 压缩算法设计 7
2.3 CPCI总线通信设计 7
2.4本章小结 8
第3章 小波基础理论 9
3.1小波变换理论 9
3.1.1傅里叶变换缺陷 9
3.1.2小波变换定义 10
3.2 多分辨率分析与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边界延拓 15
3.5本章小结 16
第4章 雷达数据记录压缩硬件实现 17
4.1雷达视频压缩硬件分系统构建 17
4.2 CPCI总线通信及乒乓存储器实现 17
4.2.1 设计采用的模式与时序 18
4.2.2 CPCI通信状态机实现 19
4.2.3乒乓存储实现 20
4.2.4 速率测试 23
4.3 FPGA核心程序设计 24
4.3.1雷达数据分析 24
4.3.2触发、方位信息处理模块设计 25
4.3.3视频记录缓存模块设计 27
4.3.4设计验证 30
4.4 可选模式 33
4.4.1 可行性分析 33
4.4.2 信号去噪处理 33
4.4.3 量化操作 34
4.4.4 RLC编码实现 34
4.5 雷达图像获取 37
4.6本章小结 38
第5章 雷达视频压缩研究 39
5.1雷达信号的小波处理 39
5.1.1小波去噪 39
5.1.2小波压缩 42
5.2基于小波的雷达视频压缩算法 44
5.2.1比特平面编解码实现 45
5.2.2 MQ算术编码器编码实现 50
5.3与DCT算法比较 57
5.3.1 DCT变换 57
5.3.2编码方式 58
5.4结果分析 59
5.4.1结果比较 59
5.4.2关键问题讨论 62
5.5本章小结 62
结束语 63
参考文献 65
附录 67
