Implementación sobre FPGA de un algoritmo de compresión de imágenes hiperespectrales basado en JPEG2000
Las imágenes hiperespectrales son uno de los métodos de análisis disponibles hoy en día para estudios no intrusivos, a distancia, de cualquier elemento. Capturando cientos de longitudes de onda en cada píxel, la información que proporcionan, además de útil y precisa, es pesada. Una sola imagen puede...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad Complutense de Madrid (UCM) |
| Repositorio: | Docta Complutense |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:docta.ucm.es:20.500.14352/14214 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.14352/14214 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | 004.312(043.3) 004.932(043.3) 004.9(043.3) Compresión FPGA Imagen hiperespectral JPEG2000 Reducción dimensional Compression Hyperspectral image Dimensionality reduction Informática (Informática) Hardware 1203.17 Informática |
| Sumario: | Las imágenes hiperespectrales son uno de los métodos de análisis disponibles hoy en día para estudios no intrusivos, a distancia, de cualquier elemento. Capturando cientos de longitudes de onda en cada píxel, la información que proporcionan, además de útil y precisa, es pesada. Una sola imagen puede superar el Giga Byte, por lo que la compresión es más una obligación que una opción. Si queremos reducir en una fracción importante el tamaño, debemos ceñirnos a los algoritmos con pérdida. En los últimos años han ido evolucionando, con las técnicas más prometedoras utilizando híbridos entre algoritmos de compresión para imágenes tradicionales, y técnicas que incorporan una decorrelación espectral en cada píxel mediante reductores dimensionales. En este trabajo de fin de máster se ha partido de esa idea, diseñando un compresor con múltiples reductores dimensionales, utilizando como núcleo de la compresión las ideas del estándar JPEG2000, que han sido ampliadas con numerosas opciones. Los resultados muestran niveles de compresión por encima de los obtenidos anteriormente, con la elección de parámetros jugando un papel fundamental en la calidad de las imágenes comprimidas. A partir de ese desarrollo, se realizó un análisis de tiempos del algoritmo, detectando las partes más lentas. Mediante técnicas de submuestreo en la reducción dimensional, los tiempos se mejoraron sin afectar a la precisión. Se vio además la posibilidad de conseguir mejoras adicionales incorporando una FPGA como coprocesador para la codificación de JPEG2000. La implementación VHDL ha dado excelentes resultados, y gracias a sus características es arbitrariamente paralelizable, haciendo que la codificación sea prácticamente instantánea en las FPGA con más capacidad del mercado. Juntando todas estas ideas, se ha conseguido un compresor híbrido capaz de reducir los tiempos de cálculo de varios minutos a meros segundos, posibilitando la compresión con pérdida en tiempo real, a la vez que se mantiene un alto rendimiento de distorsión frente a ratio de compresión. |
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