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CCSDS图像压缩算法与AES加密算法的FPGA实现研究

作　者: 孔令波
导　师: 殷福亮
学　校: 大连理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 星载图像压缩与加密 CCSDS图像压缩算法 AES数据加密算法 FPGA实现
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着航天科技的发展，高分辨率的星载图像越来越多的应用于国防、科学探测等各个领域。各种视觉科学仪器所采集的图像数据量越来越大，其Giga bps量级的数据量大大超过现有下行信道的传输能力(Mega bps量级)。由于新一代高分辨率传感器所采集的海量数据和有限信道带宽的矛盾越来越突出，因此，采用在线、实时、高效的图像压缩算法来减少传送带宽就成为必然的选择。近年来，静止图像压缩技术突飞猛进，涌现出一大批优秀的图像压缩算法。其中比较高效的算法，包括EZW、SPIHT以及JPEG2000算法等，但这些算法在空间探测领域都有自己的不足之处，限制了它们在该领域的应用。为此，CCSDS组织于2005年11月正式提出了针对于星载图像的压缩算法。该算法的应用定位于太空飞行器中的高速设备，算法复杂度低，不需要复杂的算法知识就可以理解与应用，支持高速低功耗硬件实现，而且该算法的压缩性能与SPIHT、JPEG2000等算法基本相当，在空间探测领域具有良好的应用前景。本文以星载图像数据的压缩与加密为背景，对CCSDS图像压缩算法和AES数据加密算法做了深入研究。本文的主要工作包括： (1) 实现了CCSDS图像压缩算法的C程序，并且与SPIHT算法和JPEG2000算法在星载图像压缩领域做了简单的对比； (2) 对原始CCSDS图像压缩算法进行了改进。实验结果表明，改进后的算法在提升算法性能的同时，降低了算法的复杂度； (3) 研究了AES数据加密标准，并实现了该算法的C程序； (4) 用Verilog HDL语言实现了CCSDS图像压缩算法和AES数据加密算法的编码器； (5) 在FPGA硬件平台上，验证了这两种算法编码器的正确性和有效性。

CCSDS图像压缩算法与AES加密算法的FPGA实现研究

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