Técnicas de compresión de imágenes hiperespectrales para aplicaciones espaciales

Abstract

El objetivo del presente Trabajo Fin de Máster (TFM) es la implementación, verificación y síntesis sobre una FPGA del algoritmo con pérdidas LCE. El resultado de este trabajo es por lo tanto un código RTL sintetizable en el lenguaje de descripción hardware VHDL (VHSIC Hardware Description Language). Para llevar a cabo este trabajo es necesario el uso de varias herramientas software.

Como entradas a este trabajo, ha sido necesario el estudio, en primer lugar, del estado del arte sobre algoritmos de compresión de imágenes hiperespectrales, en especial el algoritmo LCE. Asimismo, para esta implementación se ha partido del código de referencia proporcionado por la Universidad Politécnica de Torino escrito en el lenguaje de alto nivel C/C++. Este código de referencia ha sido previamente modificado con el fin de lograr una mayor aproximación al hardware empleando tipos de datos con resolución a nivel de bit (Algoritmic C data types), reduciendo el número de variables por constantes, evitando las operaciones matemáticas en punto flotante, eliminando accesos a memoria innecesarios y optimizando bucles. Para mayor información de este trabajo previo sobre el código de referencia consultar: L. Santos, LCE GPU Implementation Report. ESA Standard Document.

Mediante las entradas descritas, se ha procedido a realizar una separación del código en ANSI C de las funciones que lo componen con el objetivo de obtener mediante la herramienta de síntesis de alto nivel, High Level Synthesis (HLS), Catapult C obtener el código RTL sintetizable escrito en VHDL de cada uno de los módulos.

En este punto se emplea la herramienta de diseño, simulación y depuración ModelSim con el fin de diseñar y verificar la unidad de control hardware que será la encargada de la conexión y gestión de los flujos de datos de cada uno de los módulos generados. Finalmente, mediante el empleo de la herramienta Precision Synthesis, se realiza la síntesis de todo el algoritmo de compresión obtenido extrayendo los resultados de la misma. Estos resultados se comparan con los obtenidos en trabajos anteriores: L. Santos, LCE GPU Implementation Report. ESA Standard Document.