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在空间信息领域中,遥感影像的实时处理通常需要巨大的容量和运算量[1],因此如何提高处理及计算速度显得非常必要。基于通用CPU运算的遥感影像串行处理方法在效率及实时性上往往已无法满足应用要求。因此,为了提高数据的处理效率及实时性,研究遥感影像的并行处理势在必行。
FPGA(Field Programmable Gate.Array)即现场可编程门阵列,它一般带有多个加法器和移位器,可以设置多个并行运算通道,特别适合多步骤算法中相同运算的并行处理。一块FPGA中可以集成数个算法并行运算,基于FPGA设计的板卡功耗小、体积小、成本低。
针对基于通用CPU运算的遥感影像处理系统的一些不足,本文提出了一种基于可编程逻辑器件FPGA的、可嵌入在普通PC中即插即用的遥感影像并行处理原型系统,在保证影像处理质量的前提下,提高了遥感影像的处理速度,该系统较常规PC软件在数据处理速度上提升3-4倍,可达到100M/s以上。
本文着重介绍了原型系统的硬件部分,对FPGA内部逻辑电路结构的设计进行了详细的描述,针对遥感影像的处理,提出了两种不同的并行处理模式。原型系统的软件设计主要介绍了VC应用程序的编写,实现了遥感影像数据在PCI总线上的DMA传输。最后在系统调试中,对遥感数据进行了并行处理,并对调试结果进行了分析与比较。实验结果证明,基于FPGA的这种并行化处理方式,可一定程度提高数据处理速度,以经济、便捷的方式提高了普通PC机处理大数据量遥感影像时的数据处理能力及效率,使整个遥感影像处理系统的计算性能得到一定的改善。
本研究受到国家高技术发展研究计划(863计划)专题课题支持。课题名称:基于超光谱重构的CCD/CMOS高光谱成像原型系统的研制与比较研究(2007AA12Z111)。