空间应用高效VLSI：低存储DWT架构解决高分辨率图像编码

本文主要探讨了在航天器载荷相机图像分辨率不断提升的背景下，对于空间数据系统中海量图像数据在轨高速编码处理的需求。为满足高效率的图像编码性能，标准倾向于采用小波变换技术，但这种技术在多级变换过程中存在耗时和大存储需求的问题。针对这些问题，研究人员提出了一个高效低存储的离散小波变换（Discrete Wavelet Transform，DWT）的超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）结构设计。 作者们针对传统小波提升结构进行了优化，通过复用二级和三级变换模块以及缓存结构，实现了数据处理速度的保持，同时显著减少了逻辑资源的开销。他们巧妙地利用片上存储资源，仅存储部分小波系数，并按照特定顺序连续提供给后续的熵编码器，从而避免了对片外存储的依赖。这种创新设计使得VLSI结构能够在Xilinx XC4VSX55型号的现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）上实现硬件实现，表现出高达95.91百万像素每秒（Megapixels per second，MPPS）的数据处理性能。 该研究的关键词包括图像处理、离散小波变换、现场可编程门阵列和超大规模集成电路。这篇研究论文的发表日期是2014年11月11日，网络出版时间则是在2015年5月21日。它还获得了多个基金项目的资助，包括国家优秀青年基金、国家自然科学基金和高等学校学科创新引智计划等，以及中央高校基本科研业务费专项资金的支持。文章的作者董明岩、雷杰和他们的团队通过这项工作，不仅解决了小波变换在实际应用中的瓶颈问题，也为高速图像编码提供了技术支持，具有重要的学术价值和工程应用前景。