Research on CCSDS Image Compression and AES Encryption Algorithms and Their FPGA Implementation

Remote sensing images are important carriers of data obtained from deep space exploration and near-earth observation, and play an important role in the military and social and economic fields. Due to the huge amount of remote sensing image data, its storage and transmission have become key issues in remote sensing information applications. Image compression coding technology can reduce image redundancy, thereby reducing image storage capacity and transmission bandwidth. Its research has important practical significance for remote sensing image applications. The CCSDS image compression algorithm is an image data compression algorithm proposed by the Consultative Committee on Space Data Systems (CCSDS). The algorithm has low complexity, good parallelism, and is suitable for hardware implementation. It can realize real-time processing of space data, and is widely used in deep space exploration and near-earth observation. For the transmission of remote sensing images that are directly related to military strategy, economic construction, etc., it must be encrypted. The AES encryption algorithm is a data encryption standard released by the National Institute of Standards and Technology (NIST) in the United States in 2000. It can not only resist various attacks and ensure the security of encrypted data, but also is easy to implement in software and hardware. This paper studies the CCSDS image compression algorithm and the AES encryption algorithm. The main work completed includes: (1) The principle and structure of the CCSDS image compression algorithm were studied, and the algorithm\'s encoder and decoder were implemented in C language, and the performance was compared with that of the SPIHT algorithm and the JPEG2000 algorithm. (2) The principle and structure of the AES encryption algorithm were studied, and the algorithm\'s encryptor and decryptor were implemented in C language. (3) The software development tools, development languages, and hardware development platforms selected for the FPGA design of the CCSDS image compression algorithm and the AES encryption algorithm were introduced. (4) The FPGA implementation method and implementation performance of the CCSDS encoder were given. (5) The FPGA implementation method and implementation performance of the AES encryptor were given. The CCSDS image compression and AES encryption FPGA system designed in this paper uses pipeline design, high-speed memory design, module parallelization design, and module serialization design technologies to achieve a good balance between system speed and resource area, and achieve the expected design purpose.