视频图像处理加速模块研究

论文摘要

论文包括两方面:离散余弦变换和反变换（DCT/IDCT）及图像后处理算法（Deblocking）的实现。离散余弦变换是广泛应用于信号处理、图像处理邻域的重要工具之一,已经被多个国际标准所接受,如JPEG、MPEG、H.263等。DCT应用到实际系统中的前提是具有能够快速实现的算法,自从1977年第一个真正的DCT快速算法出现以来,寻求更快、更规则、更简单的DCT算法一直是信号处理邻域的一个研究方向。本文提出了一种高效的二维余弦变换和反变换（DCT/IDCT）硬件设计算法。采用行列分解技术,我们通过正确的安排输入序列,通过子表达式共享技术优化乘法操作,并使用进位保留加法器（CSA）实现乘法操作,把二维DCT/IDCT公式化为一个循环卷积过程来进行DCT/IDCT计算。使用循环卷积方法在计算得到不同的DCT/IDCT输出过程中有利于挖掘字级的数据共享,而使用公共子表达式共享技术则有利于比特级的数据共享。与其他现有的设计相比较,本设计在算法和硬件实现上都有突出表现。Deblocking是一种图像的后处理算法,主要用于去除编码效应以提高图像的视觉效果,这些算法通常是一些计算密集型的,通常需要高速处理器来实现实时操作。本文根据MPEG-4标准提出了一种Deblocking滤波器算法的结构。该结构有两个不同的滤波模式,并通过块缘象素信息来选择采用何种模式。在每一个模式下,分别对水平和竖直边沿进行一维滤波操作。根据人类视觉系统（HVS）,人眼对平滑部分的变化更敏感,而由运动补偿技术从前一帧引入的块状效应同样分布于块的内部,因而在第一种滤波方式下,对应于一个平滑区域,采用一个强的滤波器应用于块的边沿并延伸至块内。而第二种则根据边沿象素信息采用一个经验式的滤波方式,以自适应地去除边缘效应而不使图像模糊。尽管该设计相对简单,但它无论从主观上还是客观上提高了图像质量。

论文目录

• 绪论
• 1.本文的选题意义
• 2.本文研究内容
• 第一部分DCT/IDCT变换
• 一.数据压缩
• 1.1.1什么是数据压缩
• 1.1.2数据压缩的必要性
• 1.1.3数据压缩技术的发展史和现状
• 二.变换编码
• 1.2.1一般图像变换
• 1.2.2KL变换和DCT变换
• 三.MPEG-4中DCT/IDCT的描述
• 四.DCT/IDCT设计与分析
• 1.4.1一维8点DCT/IDCT算法实现
• 1.4.2一维8点DCT/IDCT硬件实现
• 1.4.3性能分析
• 第二部分Deblocking
• 一.图像滤波器介绍
• 2.1.1.空间域图像平滑
• 2.1.1.1噪声消除法
• 2.1.1.2邻域平均法
• 2.1.1.3中值滤波
• 2.1.1.4梯度倒数加权法
• 2.1.1.5选择式掩膜平滑
• 2.1.2Deblocking
• 二.MPEG-4中对Deblocking的描述
• 三.硬件实现