基于FPGA的JPEG壓縮編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品滲透在人類生活的方方面面，以及圖像技術(shù)在航天、通訊、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，這些廣大的需求刺激著圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展。從JPEG壓縮到JPEG2000，再到JPEG XR，科研工作者對(duì)圖像壓縮的研究從未停止腳步。雖然JPEG2000和JPEG XR在某些性能方面優(yōu)于JPEG壓縮技術(shù)，但事實(shí)上，JPEG壓縮仍然是事實(shí)上的主流技術(shù)。同時(shí)，鑒于FPGA的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，它豐富的資源優(yōu)勢(shì)及它強(qiáng)大的并行優(yōu)勢(shì)越來越受到人們

2、的青睞，因此，在很多對(duì)速度和實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用中，科研人員更趨向用FPGA來實(shí)現(xiàn)圖像壓縮。鑒于JPEG壓縮在各領(lǐng)域的應(yīng)用多是灰度圖像，因此本文實(shí)現(xiàn)的JPEG壓縮器是針對(duì)灰度圖像進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
　　本文首先介紹了圖像壓縮的研究背景與意義以及目前JPEG壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀，然后給出了JPEG編碼器在FPGA中實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)本設(shè)計(jì)采用的JPEG壓縮基本系統(tǒng)的流程進(jìn)行了詳盡的介紹。其次，又針對(duì)JPEG壓縮中重要的算法DCT變換和量化給出

3、了新的實(shí)現(xiàn)方式，并用MATLAB對(duì)其做了仿真驗(yàn)證。接著按模塊化的思想一一介紹了各個(gè)模塊在FPGA中的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，最后給出了各模塊的測(cè)試驗(yàn)證。
　　本設(shè)計(jì)采用Altera公司CycloneⅢ系列的芯片，在QuartusⅡ13.0的開發(fā)環(huán)境下完成設(shè)計(jì)。對(duì)二維DCT變換模塊，采用了類陳氏算法，充分利用FPGA的并行性和乘法器資源，實(shí)現(xiàn)了快速、穩(wěn)定的DCT變換。量化模塊創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了可在FPGA中進(jìn)行9級(jí)不同量化表的選擇，以查找表的方式實(shí)現(xiàn)了