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JPEG2000图像编码器的VLSI设计

作　者: 沈友宝
导　师: 张为
学　校: 天津大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: JPEG2000 9/7 DWT 位平面编码 MQ
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要

由于JPEG2000所具有的低码率压缩、渐进传输、码流的随机存取以及感兴趣区域编码等许多优秀特性,其将可能取代JPEG成为未来静态图像压缩的主流标准,并广泛应用于因特网、移动和便携设备、扫描、印刷、遥感、医学应用、高清电视(HDTV)等诸多领域。本文以JPEG2000的软件实现Jasper为算法依据,研究了512×512YUV图像的JPEG2000图像编码器的硬件实现,包括9/7小波变换,量化,优化截断嵌入式块编码第一层(tier1)。各模块设计以提高编码速度、优化面积为目标,其中DWT采用行列并行扫描实现,并充分考虑了存储器的复用;EBCOT中位平面编码器采用状态生成和三通道并行扫描,节省状态存储器,并实现每周期编码一列四个比特的吞吐量;MQ编码器采用四级流水线实现,提高了时钟频率,并实现每周期编码一组(CX,D)的吞吐量。以上各模块架构优化提高了编码器的整体性能。本设计的仿真结果以Jasper运行结果为参照,两者完全一致。本设计还搭建FPGA验证平台进行功能验证,由本设计对原始图像数据进行压缩编码,压缩字节存于外部存储器中,EBCOT tier2(即码流组织)采用软件实现,对存储器中压缩字节进行码流组织,并由标准解码器解码,重建图像与原始图像的峰值信噪比与Jasper运行结果一致。仿真结果和FPGA平台上的实现结果表明本设计实现了符合JPEG2000标准的图像压缩功能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 JPEG2000 概述  8-10
  1.3 Jasper软件概述  10-11
  1.4 论文主要工作与结构安排  11-12
第二章 JPEG2000 编解码系统  12-18
第三章 9/7 DWT及量化的硬件实现  18-29
  3.1 小波变换的提升算法  18-19
  3.2 9/7 DWT架构设计  19-26
    3.2.1 行变换电路架构  19-21
    3.2.2 行、列变换间缓存规划  21-22
    3.2.3 列变换电路架构  22-25
    3.2.4 小波变换级数控制  25-26
  3.3 DWT FPGA验证  26-27
  3.4 量化算法及架构设计  27-29
第四章 EBCOT tier1 的硬件设计  29-60
  4.1 位平面编码算法  29-33
  4.2 改进的位平面编码算法及架构设计  33-44
    4.2.1 改进的位平面编码算法  34
    4.2.2 基于通道并行及状态生成的位平面编码电路架构  34-44
    4.2.3 本设计的优点  44
  4.3 MQ编码器算法  44-54
    4.3.1 二进制算术编码  44-47
    4.3.2 MQ编码器  47-54
  4.4 MQ编码器架构设计  54-58
  4.5 EBCOT tier1 系统架构  58-60
第五章编码系统验证及性能分析  60-67
  5.1 仿真结果  60-63
  5.2 FPGA验证结果  63-65
  5.3 峰值信噪比  65-67
第六章总结与展望  67-69
参考文献  69-72
发表论文和科研情况说明  72-73
致谢  73

JPEG2000图像编码器的VLSI设计

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