JPEG2000算法研究及ADSP实现

论文摘要

JPEG2000是最新一代的静态图像编码算法,由ISO标准化组织正式命名为ISO15444。JPEG2000与传统的JPEG最大的不同,在于它放弃了JPEG所采用的以DCT变换为主的区块编码,而是采用以DWT变换为主的多分辨率编码。Sweldens于1995年提出的提升小波变换技术,抛弃了传统小波变换的卷积实现方式,采用了全新的提升格式,提高了变换速度,节省了存储空间,更适合软硬件的实现。本文围绕JPEG2000中位平面扫描与编码算法的研究以及采用ADSP TS201实现JPEG2000的工作展开。首先介绍了JPEG2000编解码程序结构及码流语法和文件格式,并测试分析了JPEG2000程序代码,接着详细分析了其关键算法。JPEG2000中主要采用基于EBCOT和自适应算术编码的方法达到良好的压缩比,并对其中的包、块、层实现多种控制,以满足不同领域的需求。本文对JPEG2000中的关键技术和特性进行了研究,深入剖析了EBCOT算法中的多通道位平面编码算法。在分析了多通道位平面编码算法的基础上,本文对多通道位平面编码提出了两点改进,来减少算法的编码时间。为了将编码程序移植到ADSP TS201芯片上,介绍了Visual DSP下程序移植的流程,对程序移植过程需要注意的问题进行了详细说明,并进行了适合于DSP的一系列优化工作。首先根据DSP的结构特点,对c代码进行了优化,继而从存储器配置、DMA传输等方面进行优化,充分利用DSP片内存储空间,提高代码性能,缓解总线读写的瓶颈。在保证压缩率和图像质量的前提下,提高了编码速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题方案的选择
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 JPEG2000编解码系统分析
• 2.1 JPEG2000图像编解码程序结构
• 2.1.1 预处理
• 2.1.2 小波变换
• 2.1.3 量化
• 2.1.4 熵编码
• 2.2 JPEG2000码流语法和文件格式
• 2.2.1 码流语法
• 2.2.2 JP2文件格式
• 2.3 JPEG2000压缩性能分析
• 2.3.1 与JPEG标准的比较
• 2.3.2 分块大小对压缩性能的影响
• 2.4 JPEG2000代码分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 JPEG2000关键算法研究
• 3.1 小波变换分析
• 3.1.1 小波变换用于图像编码的优点
• 3.1.2 提升小波变换
• 3.2 EBCOT算法分析
• 3.2.1 多通道位平面编码
• 3.2.2 MQ算术编码
• 3.2.3 率失真优化
• 3.2.4 EBCOT的优点
• 3.2.5 改进的多通道位平面编码
• 3.3 本章小结
• 第四章 JPEG2000的DSP实现及优化
• 4.1 JPEG2000图像编码器开发板
• 4.1.1 ADSP TS201的硬件特点
• 4.1.2 ADSP TS201的存储器组织
• 4.1.3 ADSP TS201的指令流水结构
• 4.2 编码程序的移植
• 4.3 编码器系统优化
• 4.3.1 c程序优化
• 4.3.2 程序结构的优化
• 4.3.3 DMA优化
• 4.4 实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表