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基于SSE技术的CCSDS译码复杂度的研究与改进

作　者: 曾川豪
导　师: 肖嵩
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 图像压缩 SSE CCSDS 时间复杂度小波反变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要

随着人们对图像压缩算法的要求越来越高,实时性和复杂度成为衡量算法好坏的重要标准。Intel?所发布的Pentium III以上的处理器增加了一些新的指令集:Streaming SIMD Extensions(单指令多数据流扩展指令集,简称SSE)。这些新指令集极大地提升了计算机在图形、动画、音频和视频等方面的性能。同时增加了8个128位寄存器(xmm0-xmm7),能同时处理4个单精度浮点变量,大大提升浮点计算效率。空间数据系统咨询委员会(CCSDS)于2005年11月发布了一套用于空间领域的图像压缩算法标准,其基本单元包括离散小波变换(DWT)和位平面编码器(BPE),其中小波变换使用了9/7小波。该算法主要用于空间领域,比如在航天器上,这对算法的实时性有着严格的要求。因此,对CCSDS算法复杂度的研究十分重要,简单、快速且内存占用率小的算法将越来越满足空间领域的需求。本文详细介绍了CCSDS算法的基本原理以及SSE技术的指令集和运算的基本特点,并使用Intel? VTune? Performance Analyzer软件分析研究程序译码过程中的时间复杂度,从中得出浮点运算较多的离散小波反变换(IDWT)是整个程序中占用时间最多的模块。因此,本文结合SSE指令系统的特点,从小波反变换作为切入点,提出基于SSE指令的CCSDS译码算法优化方案,并予以实现,降低了译码时间复杂度。经性能测试证明,在不改变译码图像质量的前提下,小波反变换模块译码可节约时间高达86%以上,而整个CCSDS译码可节约时间高达75%以上。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 引言  7-8
  1.2 图像压缩编码技术的研究进展  8-9
  1.3 CCSDS 图像压缩标准  9
  1.4 本文研究的主要内容及章节安排  9-11
第二章 CCSDS 图像编码算法标准  11-23
  2.1 CCSDS 推荐图像压缩算法标准概述  11
  2.2 离散小波变换DWT  11-15
  2.3 位平面编码  15-21
    2.3.1 位平面编码概述  15-17
    2.3.2 段头信息  17-18
    2.3.3 DC 系数编码  18
    2.3.4 AC 块深度熵编码  18-20
    2.3.5 AC 系数位平面编码  20-21
  2.4 本章小结  21-23
第三章 SSE 技术  23-29
  3.1 概述  23
  3.2 MMX 与SSE  23-24
  3.3 SSE 指令系统  24-28
    3.3.1 单精度浮点数运算  24-26
    3.3.2 SSE 指令集  26-27
    3.3.3 SSE 指令在图像处理中的应用及其优点  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 CCSDS 译码复杂度的研究与改进  29-43
  4.1 CCSDS 算法程序性能测试与分析  30-32
  4.2 SSE 技术在小波反变换中的应用  32-41
    4.2.1 可行性分析  32-33
    4.2.2 采用SSE 指令优化离散小波反变换(IDWT)  33-39
    4.2.3 优化性能分析  39-41
  4.3 本章小结  41-43
第五章结束语  43-45
致谢  45-47
参考文献  47-49
研究成果  49-50

基于SSE技术的CCSDS译码复杂度的研究与改进

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