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基于FPGA的高光谱异常目标检测RXD算法加速方案

郑毓轩  李云松  师艳子  曲家慧  谢卫莹  
【摘要】:与传统的单波段或多光谱图像相比,高光谱遥感图像波段数量众多,光谱信息更为精细,能够有效地辨识地物目标的微小差异,在目标检测领域的突出优势越来越受到国内外广泛的关注。其中无需任何先验光谱信息,实际应用价值高的异常目标检测RXD算法成为高光谱遥感应用研究的重点,它不需要目标光谱的先验信息而只需统计背景协方差矩阵。高光谱遥感图像在带来丰富光谱信息的同时,其数据量大和维数高的特性也使得各种目标检测算法在对高光谱图像进行处理时往往产生庞大的运算量,所以采用可以实现高光谱异常目标检测算法的高速处理方案显得尤为迫切和重要。考虑到现场可编程门阵列(FPGA)强大的并行计算能力和极具灵活的设计方式,本文针对RXD算法实现中协方差矩阵及其逆的计算量过大的问题,以分块并行和QR分解为主要加速思想,利用Xilinx高层次综合工具HLS对算法进行优化,进而提出RXD算法在FPGA平台上的加速方案。最后通过将HLS的实现结果与MATLAB仿真的结果进行对比分析,验证了所给加速方案的可行有效性。

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