JPEG2000芯片设计及仿真方法研究

论文摘要

静止图像压缩标准JPEG2000是JPEG委员会于2000年发布的新一代静止图像压缩标准。该标准采用具有能量特性更为集中的小波变换方法替代了传统的DCT变换方法,并采用率失真优化截取的内嵌码块编码算法EBCOT,获得了信噪比渐进、感兴趣区域编码、精确码率控制等新的编码特性,以及比传统JPEG算法更高的编码效率和恢复图像质量。由于EBCOT算法复杂度很高,为了获得广泛应用,研究EBCOT算法的高效硬件实现具有非常重要的现实意义。EBCOT算法包括T1和T2两部分,其中T1负责比特平面编码和算术编码,T2负责优化截取和码流组织。在码流组织模块,有多路编码信息作为输入,占用存储资源多,加之各种情况判断复杂,导致T2部分的硬件编码效率不高,因此研究码流组织部分的VLSI实现结构对EBCOT算法的高效实现具有重要意义。本文详细研究了EBCOT算法中T2编码部分,在已有研究基础上,提出对其瓶颈部分—MQ码流组织方法的改进方案,并用Verilog HDL语言加以实现。本文还详细研究了T2部分的仿真验证方法,根据仿真过程中发现的原系统中不易发现的隐蔽性问题提出了新的SRAM读写方案。最后在ISE 10.1环境下进行了综合布局布线,并在FPGA平台上进行了系统测试验证。试验结果表明本文的工作进一步简化了电路,提高了处理频率和可靠性。最终,本文成果成功应用于课题组研制的JPEG2000高效图像压缩芯片。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 图像压缩编码方法研究进展
• 1.3 图像数据压缩标准的研究概况
• 1.4 论文研究内容及安排
• 第二章 JPEG2000 标准简介
• 2.1 JPEG2000 的发展及内容简介
• 2.2 JPEG2000 国内外发展现状
• 2.2.1 软件实现
• 2.2.2 硬件实现
• 2.3 JPEG2000 特性描述
• 2.4 JPEG2000 系统框架
• 2.4.1 预处理
• 2.4.2 小波分解
• 2.4.3 量化
• 2.4.4 编码
• 2.4.5 比特平面编码
• 2.4.6 算术编码
• 第三章 码流组织硬件实现
• 3.1 码流组织设计及改进
• 3.2 T2 码流组织的VLSI 实现及改进
• 3.2.1 T2 编码器实现流程
• 3.2.2 码流组织模块的改进
• 3.2.3 T2 码流组织的改进的结果
• 第四章 码流组织接口仿真验证研究
• 4.1 仿真的基本概念
• 4.2 后仿真流程及使用工具介绍
• 4.3 SRAM 仿真方法研究
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果