耘达峰科技HLS设计开发新品发布-高光谱无损压缩编码IP核源码-公司新闻

耘达峰科技HLS设计开发新品发布-高光谱无损压缩编码IP核源码

2023-04-04 18:59:35 639

高光谱无损压缩编码

2020年10月北京耘达峰科技公司发布基于HLS技术的高光谱无损压缩编码算法到FPGA的设计实现，算法核心包括自适应预测和熵编码两大部分。发布产品包括成熟IP核源码、完整的软硬件解决方案及参数化定制设计服务。

该算法基于目标用户性能需求支持自定义图像分辨率、自定义图像采样精度，及自定义谱段数等个性化设计服务。配置接口方面采用AXI4-Lite slave。图像输入和编码输出接口皆为AXI4 master。

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（壹）应用场景

背景与意义

1987年美国航天局喷气推进实验室开发了AVIRIS(Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer,机载可见光/红外成像光谱仪)，AVIRIS数据可提供20 m的空间分辨率和224个谱段，覆盖光谱范围是0.4~2.5 μm的波谱范围，谱分辨率为10 nm。基于其独特的高光谱分辨率特性，使得AVIRIS在地形分类、农业应用范围的检测、军事侦查等诸多科学研究领域都有着广泛的应用，同时也为AI应用/深度学习提供丰富的数据参考。因为要在地面确定数据的用途，所以地面所接收到的数据不希望存在失真，要求必须是无损数据，这就对信道的数据传输提出很高的要求。

随着新一代遥感技术的蓬勃快速发展也推动了高光谱图像的空间、时间与光谱分辨率的迅猛提高，同时伴随航天遥感技术的应用与发展，也使得卫星以及其他相关的高光谱数据爆炸式地增长。随之而来遥感数据量不断增大，从而使得有限的信道容量与庞大数据量的遥感数据之间的矛盾日益越发变的尖锐与凸显出来。其中解决这一难题行之有效的解决方法就是对高光谱数据的有效无损压缩，从而减少数据的信息熵冗余，进而减少图像的数据量，达到减少图像存储所需空间占用，加快数据传输速度的目的，所以对高光谱图像进行无损的压缩是很有必要的，同时数据压缩还能起到数据加密、保护数据的作用。

（贰）IP核特性

IP技术参数

基于XCZU7EV-2FFVC1156设计实现，测试图像输入分辨率6400 * 1280，谱段75，性能参数如下：

压缩编码时间：实测性能大约为7.15s @100MHz
压缩编码时间：实测性能大约为5s @150MHz
接口配置及类型支持AXI4-Lite slave和AXI4 master

注：其他详细IP核参数及不同硬件架构实现方案可咨询相关负责人

（叁）逻辑资源

资源与性能

资源和性能:

（肆）结构框图

IP核完整解决方案电路结构框图

算法核心架构框图

基于FPGA设计实现的IP Model

注：

支持定制开发服务，可提供完备的软件开发调试及硬件实现过程中，所有环节流程设计所需指导方案！！！

（伍）工程测试

测试方案与结果

测试方案：

高光谱无损压缩编码设计使用Xilinx 公司ZCU104 评估板上进行该工程测试。

测试过程：

在SD 卡中存储75个谱段的数据既0001.pgm~0075.pgm，75 个6400*1280 的灰度图像，和软件压缩结果cgold.fl 文件。把SD 卡插入ZCU104。
配置FPGA，运行Zynq 测试程序。
Zynq 从SD 卡读取75 个pgm 图像的数据，写入DDR 内存。
使用软件压缩同样的参数对高光谱无损压缩编码FPGA 模块进行配置。
启动高光谱无损压缩编码FPGA 模块，开始编码并开始计时，直到编码完成，并完成压缩编码计时。
从SD 卡读取cgold.fl，写入内存。
比较cgold.fl 和DDR 内存中的FPGA 压缩编码数据，如果完全相同，则测试验证成功。
最后把FPGA 压缩编码数据写入SD 卡的c.fl 文件。

测试打印结果：

Image Size: 6400 x 1280.

75 Image Files, Total Size: 1228800000 bytes or 1171.88 MB...

Maximum Pixel Value: 4095

fl-compression IP Configuring ...

Fl-Encoder Interval Time is About:7143508us with 100MHz IP clock and 300MHz AXI interconnect clock.

OutSize = 363688416

Loading Golden File: cgold.fl ... Done!

-------------------------------

Comparing Encoded Data to Golden ...

Byte Amount: 268435456

Succeeded !!!

-------------------------------

Writing Encoded Data to SD Card ...

-------------------------------

File Writen: c.fl

File Size: 363688444 Bytes

-------------------------------

Compression Ratio: 3.38

/************ FL-COMPRESSION IP Demo End *************/

公司介绍

关于我们

北京耘达峰科技有限公司是一家专注于建立FPGA生态解决方案的技术服务型公司，注册资金500万。公司主要产品围绕FPGA为核心开展全面的解决方案，主要包括图像视频领域高性能IP核研发、算法模型研发、高层次综合整体解决方案、板卡设计及技术培训等，公司有占地一百平米的算法模型/IP核原型展示体验区。

公司地址：北京市昌平区北清路一号院珠江摩尔大厦5号楼二单元611

联系电话：13910330506（刘经理）/13911434477（徐经理）

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