JPEG2000的并行结构EBCOT编码研究及FPGA实现
文献类型：学位论文
| 作者 | 马涛 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 |
| 导师 | 汶德胜 |
| 关键词 | JPEG2000 EBCOT Bayer FPG A流水线 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | JPEG2000是新提出的图像压缩标准，相对于JPEG等其他压缩算法而言具有更好的压缩效率，而且在功能上要强得多。因此，JPEG2000在互联网、彩色拷贝、打印、扫描、医学图像及移动图像通信等领域有着广泛的应用。本文针对彩色CMOS传感器采集到的Bayer图像特点，对比试验了多种Bayer格式图像恢复成彩色图像的方法。在分析Bayer格式图像特殊性的基础上，讨论了它的几种压缩预处理算法，并提出了用色度空间和频域误差等多种方法评价压缩算法性能的方法，这些方法较全面地反映了算法的性能差异并为合理选择提供了依据。最后，提出了一种算法的FPGA实现方案，经验证其性能满足设计要求。本文详细研究了JPEG2000算法中的EBCOT编码部分的T-1编码。该部分由比特平面编码和MQ算术编码组成。提出了一种基于JPEG2000压缩标准的高速比特平面编码结构。采用异步流水线结构和比特平面并行两种方法加速编码过程。前者成功地解决了流水段长度不同和长度变化引起的数据积压与断流问题，从而有效提高单个模块内的并行度；后者可以同时编码小波系数的各个比特平面。本文采用Verilog HDL语言，在QuartusⅡ5.0环境下实现了逻辑可综合的基于列的编码方式和并行编码方式。实验分析表明，采用的三段异步流水线加速比可达2.86，配合比特平面并行可极大的提高处理速度。处理码块大小为32×32×11bit时，条带平均时钟周期相对基于列方式提高3倍。根据JPEG2000算法标准，提出并实现了高效MQ算术编码结构，该编码器多处采用优化算法以简化硬件实现结构，内部采用流水线结构提高数据吞吐量。实测情况下，随机信号的加速比为2.25接近流水段数，可见该流水线达到了加速要求，平均处理速度达0.58bit/cycle。最后，对T-1部分进行整体测试，采用SignalTap II逻辑分析仪软件捕获数据，将其结果与Matlab运算结果对比，从而验证编码器的正确性。系统在40MHz时钟下工作稳定，处理一幅128×128×8bit的图像(小波系数量化为11bit)需要27.2ms，即系统处理的最大帧率为37fps；若采用每个比特平面一套编码系统的并行方式，需要2.94ms，即系统处理的最大帧率为344fps。 |
| 学科主题 | 信号与信息处理 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-10-09 |
| 页码 | 135 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12108]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马涛. JPEG2000的并行结构EBCOT编码研究及FPGA实现[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：西安光学精密机械研究所
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