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JPEG2000解码器的VLSI设计

作　者: 邱超
导　师: 王进祥
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: JPEG2000 小波反变换位平面扫描上下文
分类号: TN764
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

JPEG2000静止图像压缩标准因其具有许多优良的特性而得到人们的广泛关注,该标准采用第二代离散提升小波变换技术和优化截断嵌入式块编码技术,与JPEG相比,压缩的码流更加灵活,对于大尺寸图像的压缩率更高。首先介绍了JPEG2000解码器的工作原理,在此基础上提出了JPEG2000解码器的整体VLSI实现结构,具体划分了以下几个内部模块:Tier-2解码器、位平面解码器、MQ解码器以及小波反变换等模块,并对每个模块的硬件实现结构和模块之间的接口进行了描述,重点研究了JPEG2000解码器内部的核心部件——位平面解码器,提出了基于条带跳跃和条带列样本点跳跃混合使用的算法,并依据该算法设计了位平面解码器的硬件实现结构,提高了位平面扫描的速度,进而提升了解码器的工作性能。采用Verilog HDL硬件描述语言,对JPEG2000解码器整体结构进行了RTL级描述,并搭建了高效的仿真验证平台,以Jasper软件编码器生成JP2格式图像作为激励数据,设计的解码器读入该数据,并在VCS仿真器上进行功能仿真,为验证仿真结果的正确性,以OpenJpeg软件解码器为黄金模型,读取同样的激励数据,然后将硬件仿真结果与参考软件输出结果进行对比,解码器内部模块仿真均通过后,把生成的最终图像数据合成原始图像信息并进行显示。最后,将JPEG2000解码器的RTL级设计代码进行了DC综合,综合结果表明,该解码器的工作频率可达67.8Mhz,占用逻辑资源和存储资源均可以接受,可以满足图像实时解码的要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-12
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  7-8
  1.2 JPEG2000 编解码研究现状  8-11
  1.3 课题主要研究内容  11
  1.4 论文结构  11-12
第2章 JPEG2000 解码器工作原理和实现结构  12-20
  2.1 JPEG2000 解码技术原理综述  12-17
    2.1.1 码流组织  12-13
    2.1.2 Tier-2 解码算法  13-15
    2.1.3 Tier-1 解码算法  15-16
    2.1.4 小波反变换算法  16-17
  2.2 JPEG2000 解码器总体实现架构  17-19
  2.3 本章小结  19-20
第3章 EBCOT解码器的VLSI设计  20-45
  3.1 T2 解码器的VLSI设计  20-25
    3.1.1 比特流缓存器  20-21
    3.1.2 码流解析  21-22
    3.1.3 数据包头解析模块的结构设计  22-25
  3.2 位平面解码器的VLSI设计  25-42
    3.2.1 位平面解码器的设计方案  26-29
    3.2.2 位平面解码器顶层结构  29
    3.2.3 位平面扫描的结构设计  29-40
    3.2.4 上下文产生器的结构设计  40-41
    3.2.5 乒乓RAM写控制器  41-42
  3.3 MQ解码器结构设计  42-43
  3.4 位平面解码器与MQ解码器之间的通信  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章小波反变换的VLSI设计  45-50
  4.1 离散二维小波反变换总体结构设计  45-46
  4.2 离散二维小波反变换控制器的设计  46-47
  4.3 反量化器  47
  4.4 交织化  47-48
  4.5 一维离散小波反变换结构设计  48
  4.6 后处理模块的设计  48-49
  4.7 本章小结  49-50
第5章 JPEG2000 解码器的验证和性能评估  50-55
  5.1 JPEG2000 解码器的功能验证  50-53
    5.1.1 激励源  50-51
    5.1.2 黄金模型  51-52
    5.1.3 功能仿真  52-53
  5.2 JPEG2000 解码器的性能评估  53-54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  60-62
致谢  62

JPEG2000解码器的VLSI设计

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