小波圖像-視頻壓縮算法及其VLSI實(shí)現(xiàn)體系研究.pdf

1、本論文圍繞小波圖像/視頻壓縮算法的VLSI實(shí)現(xiàn)體系問題，從三個(gè)方面開展了研究。 1)在基于提升的小波變換和嵌入式小波編碼的專用硬件加速體系方面 (1)提出了采用比例因子移除結(jié)合量化補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)LS9/7小波的提升系數(shù)進(jìn)行整形化處理。此方法在圖像質(zhì)量、電路面積和延時(shí)等方面綜合表現(xiàn)較優(yōu)。提出了采用對(duì)角形的片上塊存儲(chǔ)器組織方式，并采用流水線技術(shù)設(shè)計(jì)了四路數(shù)據(jù)并行的一維小波變換數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出采用行—列模式實(shí)現(xiàn)二維小

2、波變換的體系。此體系可支持JPEG20005/3和9/7兩種小波，獲得了較高的數(shù)據(jù)吞吐能力，并且可以節(jié)省熵編碼所需的碼塊存儲(chǔ)器。提升系數(shù)的整形化方法和存儲(chǔ)器組織方法對(duì)于其它小波變換的專用硬件加速實(shí)現(xiàn)具有參考價(jià)值。 (2)分析了典型的嵌入式編碼算法，如EZW、SPIHT和EBCOT，認(rèn)為EBCOT相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)硬件加速，且具有較好的壓縮性能。提出了三碼通和一列四個(gè)樣本雙并行的位平面編碼加速體系。研究了不同的碼通編碼時(shí)算術(shù)編碼并行的規(guī)

3、律性，并利用這種并行規(guī)律與流水線技術(shù)設(shè)計(jì)了算術(shù)編碼器加速體系。實(shí)現(xiàn)了算術(shù)編碼模塊與位平面加速模塊計(jì)算均衡。所提出的EBCOT專用硬件加速體系與其它體系相比，降低了50％以上編碼時(shí)間。 2)在基于提升的小波變換和嵌入式小波編碼的專用指令加速體系方面 (1)利用基于提升算法的小波變換的規(guī)則性，從專用指令加速的角度研究基于提升算法的小波變換加速，并設(shè)計(jì)了滿足4路并行的提升加法指令和體系。所設(shè)計(jì)的專用指令可以適用于多種小波變換。

4、 (2)提出了四條可變長解碼專用加速指令和加速指令數(shù)據(jù)通路體系，總結(jié)了碼字分組和可變長解碼加速指令結(jié)合的編程方法。采用提出的專用指令和編程方法，能顯著提升可變長解碼的速度，而且編程靈活，滿足諸如MPEG2、MPEG4和H.264等標(biāo)準(zhǔn)的可變長解碼算法的應(yīng)用。 3)結(jié)合碼率、失真度與計(jì)算復(fù)雜度關(guān)系的算法研究方面 (1)提出了簡化的失真估計(jì)方法，面向三碼通并行的斜率調(diào)整方法和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)斜率門閘生成方法。新的失真估計(jì)方法

5、引起的圖像質(zhì)量下降很小，減少了存儲(chǔ)器訪問次數(shù)和查找表大小。提出的實(shí)時(shí)碼率控制算法與其它算法相比，具有較低的計(jì)算復(fù)雜度和占用較少的存儲(chǔ)面積，重建的圖像質(zhì)量較好。在低比特的情況下，采用實(shí)時(shí)碼率控制算法可以節(jié)省50％以上的熵編碼時(shí)間。 (2)為了除去低比特壓縮的圖像的方塊效應(yīng)，利用極大值提升小波在變換域中，低頻系數(shù)保持原信號(hào)的極大值而高頻系數(shù)可反映信號(hào)瞬變的特性，提出基于極大值提升小波的后去塊濾波算法。實(shí)驗(yàn)表明該算法能夠顯著改善圖像的