基于隨機(jī)計(jì)算的高性能DCT算法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)及實(shí)時(shí)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，圖像及視頻的傳輸和存儲(chǔ)效率對(duì)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及可靠性的影響日益顯著。目前，大多數(shù)的圖像及視頻數(shù)據(jù)是以壓縮的形式存放和傳輸?shù)?，如JPEG、MPEG等。而在JPEG和MPEG的編、解碼過(guò)程中，DCT及IDCT計(jì)算量占編、解碼過(guò)程的40％。因此，DCT算法的計(jì)算效率對(duì)壓縮編碼算法性能具有較大的影響。本文提出了一種新的DCT計(jì)算模式，將隨機(jī)計(jì)算(Stochastic Computation)理論與蝶

2、形快速DCT算法相結(jié)合，提高DCT算法的計(jì)算效率，減少計(jì)算能耗。隨機(jī)計(jì)算中數(shù)值以一個(gè)隨機(jī)0，1比特序列中1所占的比例來(lái)表示，序列中每一個(gè)比特位的權(quán)重相同即為無(wú)權(quán)重表征。在此數(shù)據(jù)表征系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)間的運(yùn)算可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的邏輯門(mén)運(yùn)算。例如，在隨機(jī)計(jì)算中乘法只需要1個(gè)與邏輯門(mén)即可實(shí)現(xiàn)，而在二進(jìn)制浮點(diǎn)計(jì)算中需要30個(gè)邏輯門(mén)才能完成。在此基礎(chǔ)上，將隨機(jī)計(jì)算應(yīng)用于DCT變換中可以很好的降低DCT計(jì)算能耗。
　　 本文立足于隨機(jī)計(jì)算理論，結(jié)合蝶

3、形快速DCT變換特點(diǎn)，對(duì)隨機(jī)計(jì)算在DCT蝶形快速計(jì)算中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。其中主要包括以下三方面的研究:
　　 1)圖像信息映射到概率域隨機(jī)序列算法的研究:隨機(jī)計(jì)算中數(shù)據(jù)以一個(gè)0，1隨機(jī)序列表示且其0，1比特的位置是隨機(jī)分布的。因此，隨機(jī)計(jì)算實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是將圖像數(shù)值信息轉(zhuǎn)換為概率域中0，1隨機(jī)序列，并且使得每個(gè)隨機(jī)比特序列之間具有較好的獨(dú)立性，這也是隨機(jī)計(jì)算能用簡(jiǎn)單邏輯門(mén)運(yùn)算代替復(fù)雜浮點(diǎn)計(jì)算的關(guān)鍵。本論文針對(duì)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為0，

4、1隨機(jī)序列的一系列算法進(jìn)行了研究，其中包括:圖像歸一化算法，m偽隨機(jī)碼產(chǎn)生算法，Gold隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生算法等。
　　 2)隨機(jī)計(jì)算數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造研究:對(duì)現(xiàn)有兩種隨機(jī)計(jì)算運(yùn)算模型進(jìn)行詳細(xì)介紹，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將其應(yīng)用于一維DCT變換，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)合測(cè)試結(jié)果，分析現(xiàn)有模型在具體DCT算法實(shí)現(xiàn)中存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)隨機(jī)計(jì)算基本運(yùn)算數(shù)學(xué)模型，包括改進(jìn)加法器，乘法器，構(gòu)建減法器等。
　　 3)基于改進(jìn)隨機(jī)計(jì)算的DCT算