JPEG2000系统架构研究及EBCOT中算术编码器的硬件实现

论文摘要

JPEG2000是新一代的静态图像压缩标准。由于其卓越的图像压缩性能和很高的灵活性,被认为在各个领域有着广阔的应用前景。本文研究JPEG2000的核心算法和系统架构,尤其对其核心编码单元嵌入式优化截断块编码(Embedded Block Coding with Optimized Truncation, EBCOT)中的算术编码器——MQ编码器的算法做了较深入的分析研究。通过对算法和软件实现结果的分析发现,MQ编码器的算法复杂度较高,且软件实现效率不高,为了提高编码效率,应该使用硬件加速方法。本文针对使用通道并行编码加速方法的位平面编码的EBCOT,设计并实现了两种MQ编码器的硬件结构:基于四级流水的结构和每周期编码两位的结构。经过软硬件协同验证,这两种结构的硬件实现结果均能正确实现MQ编码的功能。而且编码速度相对软件有了很大的提高,能够充分满足并行通道位平面编码的EBCOT对MQ编码器的要求。最后,本文对两种结构的硬件实现结构做了分析比较,从速度、面积、功率等方面,比较了两者的优缺点:基于四级流水的结构虽然面积小、功耗低,但是编码速度较慢;而每周期编码两位的结构实现了更高的编码速度,但是也付出了面积和功耗的代价。在应用中,可以根据实际情况需要,采用不同的硬件实现结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字图像压缩技术简介
• 1.3 研究的意义及内容
• 1.4 论文结构安排
• 2 JPEG2000 标准简介
• 2.1 引言
• 2.2 JPEG2000 标准的发展历史
• 2.3 JPEG2000 标准的组成
• 2.4 JPEG2000 标准的特征集
• 2.5 JPEG2000 标准系统
• 2.6 JPEG2000 的应用
• 2.7 小结
• 3 EBCOT 的核心算法
• 3.1 引言
• 3.2 嵌入式压缩编码的思想
• 3.3 嵌入式压缩编码算法
• 3.4 JPEG2000 系统中EBCOT 的结构
• 3.5 小结
• 4 MQ 编码器的硬件实现
• 4.1 引言
• 4.2 JPEG2000 系统软件实现分析
• 4.3 位平面编码的硬件实现方法
• 4.4 适用通道并行位平面编码的MQ 编码器的硬件实现
• 4.5 小结
• 5 硬件实现结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 软硬件协同验证方法
• 5.3 基于4 级流水结构MQ 编码器硬件实现结果
• 5.4 每周期编码2 位的MQ 编码器硬件实现结果
• 5.5 实现结果比较
• 5.6 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书