1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
为了解决天问一号高分辨率相机拍摄时高输出图像数据率与火地间数据传输速率带宽低的问题，设计了一套以NAND Flash为存储介质，以FPGA为控制核心的图像存储电子学系统。设计对NAND Flash同时使用并行处理和4级流水技术，满足了相机图像高数据率存储要求。为了保证图像存储系统的可靠性，针对NAND Flash存在坏块的问题，对文件存储系统进行存储区划分并建立了坏块替换机制；同时，为了避免Nand Flash原始误码率和空间单粒子辐射效应的影响，提出了12×4 bit Hamming校验策略，并将校验码分割与图像数据进行存储；试验结果表明，设计的图像存储电子学系统，单通道最高实时图像存储数据率达到1 276 Mbps，实现了图像数据的可靠存储，可对12×4 bit单元的图像数据实现1 bit纠错，满足载荷任务的研制需求。
高分相机 高速存储 NAND Flash 流水线 Hamming校验 high-resolution camera high-speed storage NAND Flash pipelining hamming verify
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对SIFT、SURF等局部不变特征在大尺寸图像上匹配时过于耗时的问题, 将FREAK算子应用于图像匹配中, 并提出一种多线程并行加速方法。首先介绍FREAK描述子的特征点的检测、特征描述向量的生成和特征向量的匹配的过程, 并分析其优势。其次提出并行处理的2种思路: 一是对待匹配图像进行有重叠的分块, 对于每一块子图像, 开辟新的线程分别进行处理; 二是对匹配过程的3个步骤, 采用流水线技术进行并行处理, 每检测出一个特征点, 随即提取出该点的特征向量, 然后和模板图像的特征向量集进行匹配。改写SIFT、SURF和FREAK算法进行实验验证, 结果证明FREAK计算过程比SIFT和SURF快得多, 而并行方法可以在保证匹配精度的同时明显缩短匹配时间。
FREAK算子 局部不变特征 图像匹配 并行 流水线技术 FREAK descriptor local invariant feature image registration parallel pipelining technology
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
为提高图像记录系统中 NAND flash阵列的存储带宽, 分别研究和实现了 NAND flash的片内交叉写入、片内并行写入和片内交叉并行写入控制技术, 在此基础上提出了片内交叉写入和片外 2级流水线结合的写入方法, 该方法利用两组 NAND flash片内交叉写入的命令地址和数据加载时间来填补烧写时间。最后用硬件方式在 FPGA中分别实现了上述各种写入控制方式的控制器。实验结果表明: 本文实现的片内并行写入和片内交叉并行写入是普通写入方式速度的 1.489 03倍和3.277 06倍, 而本文提出的写入控制方法的写入速度是普通写入方式的 3.960 38倍, 高于片外 4级流水线的性能情况下, 将 FPGA管脚资源占用节省 20%, 有效降低了成本和记录系统实现难度。
交叉写入 流水线 NAND flash控制器 interleave write pipelining NAND flash controller FPGA FPGA
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
中值滤波在滤除噪声的同时，能够很好地保护图像边缘，是最常用的图像预处理方法之一。本文针对中值滤波算法排序量多、处理速度慢的缺点，提出了对中值滤波进行优化的方法。介绍了中值滤波的原理，使用基于TMS320C6000系列DSP的C程序优化方法对中值滤波代码进行优化，包括使用编译器选项、内联函数、软件流水和循环展开等。介绍了算法优化的基本步骤和具体方法，在CCS2软件平台下选择C64DSP做仿真，实验结果表明，优化后代码的运行时间从优化前的8.37 ms减少到2.91 ms，提高了执行效率，能够满足当今实时图像处理的需要。
中值滤波 程序优化 内联函数 软件流水 median filter code optimization intrinsics software-pipelining
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
针对单片闪存存储速度低，容量小，且存在无效块的问题，提出了一种高速大容量图像存储器的可靠性存储方案。通过分析闪存的组织结构和特征，并区分闪存写入无效块和非写入无效块，提出了基于CAM的数据分类匹配检测机制，以提高无效块信息匹配速度，并采用SRAM阵列冗余备份防止数据写入错误。在此基础上，提出了具有双总线结构的双流水线机制，多个流水线级出现写入无效块时，不中断流水线，保证存储器写入速度。通过搭建硬件平台进行实验测试，结果表明,该方法能够在5个系统时钟周期内实现无效块匹配，其持续存储速度达到960 Mb/s，持续读取速度达到1.152 Gb/s，擦除速度达到27.3 Gb/s,系统存储容量为80 GB。
无效块管理 内容可寻址存储器 冗余备份 双流水线 双总线结构 invalid block management Content Addressable Memory (CAM) redundant backup dual pipelining dual bus structure 光学 精密工程
2009, 17(10): 2548
1 北京控制工程研究所,北京 100190
2 中国空间技术研究院,北京 100094
数据更新率是星敏感器的一项重要指标,也是未来星敏感器研究的一个重要方向。本文提出了一种提高星敏感器数据更新率的方法。介绍了星敏感器数据更新时间的组成;着重分析了流水线并行处理机制提高星敏感器数据更新率的方法;描述了串行工作机制、二级流水线机制、三级流水线机制和更高深度流水线机制在星敏感器中的实现,并给出了其工作流程和数据更新率的计算公式以及软硬件的具体实现方法。将本文的方法在星敏感器工程样机上进行了试验和验证,结果显示,采用流水线机制可将数据更新率提高2～3倍,表明采用本方法可将国产星敏感器数据更新率提高至8～10 Hz。
星敏感器 数据更新率 流水线 并行处理 star sensor update rate pipelining parallel processing
