JPEG2000編碼器關(guān)鍵模塊的硬件設(shè)計和實現(xiàn).pdf

1、JPEG2000是聯(lián)合圖像專家小組提出的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。與已有的JPEG標(biāo)準(zhǔn)相比，JPEG2000提出了許多創(chuàng)新性的技術(shù)，如離散小波變換（DWT）、最優(yōu)化截斷嵌入式塊編碼（EBCOT）等，從而在相同編碼圖像質(zhì)量下，JPEG2000可以節(jié)省約50％的編碼比特數(shù)。DWT和EBCOT作為JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵模塊，其實現(xiàn)性能的好壞將直接影響JPEG2000的性能，因此研究DWT和EBCOT的高效硬件實現(xiàn)具有重要的應(yīng)用價值。 本文

2、在詳細(xì)研究JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中DWT和EBCOT模塊算法原理的基礎(chǔ)上，對DWT和EBCOT模塊的硬件實現(xiàn)架構(gòu)進行了設(shè)計和優(yōu)化，對2個模塊進行了流水線設(shè)計、時序設(shè)計等，在FPGA上實現(xiàn)了DWT和EBCOT模塊，并對算法模塊的實現(xiàn)性能進行了分析。DWT采用正交小波基作為變換的基礎(chǔ)，與廣泛應(yīng)用的DCT相比，DWT具有良好的比特率壓縮性能和可伸縮編碼特性。但是由于小波算法的高復(fù)雜度，為保證算法實現(xiàn)的實時性，在實際應(yīng)用中往往采用基于提升小波的快

3、速算法。 本文在DWT模塊的硬件設(shè)計中，提出了一種結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、層次清晰的小波提升單元。通過改變移位電路的組合邏輯，可以靈活地實現(xiàn)9/7有損和5/3無損小波濾波器；論文同時對二維DWT行列變換的控制機制進行了優(yōu)化，將二維小波變換交織進行，列變換沿著行變換的方向，通過運用行緩存控制機制，節(jié)省了存儲空間，提高了系統(tǒng)的處理速度。本論文設(shè)計的DWT結(jié)構(gòu)具有處理速度快，硬件利用率高和存儲容量小等優(yōu)點。而位平面編碼是JPEG2000編解碼體系中

4、的關(guān)鍵部分，具有判斷邏輯復(fù)雜和數(shù)據(jù)訪問量大且頻繁的特點。本文設(shè)計了基于一次掃描的位平面編碼方式，有效提高了算法的編碼速度，同時降低了編碼器對數(shù)據(jù)存儲器訪問的吞吐量。 本文在相關(guān)理論分析和研究的基礎(chǔ)上，對DWT和EBCOT算法模塊進行了硬件設(shè)計和性能優(yōu)化，并以Virtex2-xc2v1000 FPGA為目標(biāo)平臺進行了功能仿真驗證。實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的小波變換器的運行頻率可達到100MHZ以上，而位平面編碼器可在50MHz主頻下