一种适用于JPEG2000的高速MQ编码器的VLSI实现

MQ编码器对于无损的数据压缩是一种非常有效的方法 ,它已被 JPEG2 0 0 0标准所采用。但该编码算法复杂度高 ,执行速度慢。文中提出了一种基于动态流水的高性能 MQ编码器的 VLSI结构。为了获得高速处理能力 ,首先分析了 JPEG2 0 0 0标准中 MQ编码算法的软件流程 ,并对其进行了相应的修改以适应硬件实现 ,然后采用了“动态流水”技术 ,可以根据变化的运算量来实时地安排流水操作。本 MQ编码器结构经 Xilinx FPGA实现 ,处理速度可达约 0 .6 2 5bit/ cycle( 32 .83Mbit/ sec)

位平面算术编码的编码分离与MQ编码器改进

为了降低图像压缩中位平面算术编码的计算复杂度,提出了将算术编码从位平面扫描中分离,方便编码的并行计算。以JPEG2000的位平面编码为例,实现了位平面扫描和MQ编码的分离,然后根据编码分离后的算法特点,设计了一种改进的MQ编码器。对该算法在TMS320C6000系列DSP中的实现进行了研究,通过软件流水、循环展开、条件操作和优化选项等方法提高处理速度。编码独立和编码器改进相结合,使重建图像质量稍有提高,编码速度提高了8倍以上。

MQ编码算法优化及高速VLSI结构设计与实现

传统的JPEG2000MQ编码器串行编码效率低下,同时现有的多上下文并行编码的MQ编码器占用资源过大.本文对MQ编码算法中的运算流程,索引值和概率估计值的求解函数,条件交换和重归一化算法等四个方面进行了优化,减弱了上下文之间的依赖性,简化了条件交换和重归一化算法的复杂度.依据该算法,本文提出了一种高速的MQ编码器VLSI结构,实验结果表明,本文提出的MQ编码器VLSI结构能够工作在532.91MHz,吞吐率为532.91Msymbols/sec,相比Dyer提出的Brute force with modified结构,工作频率提高1倍,吞吐量提高近27%,且面积仅为其四分之一.

一种基于流水线的MQ编码器FPGA设计

提出了一种应用于JPEG2000标准的4级流水线MQ编码器设计方案.采用状态超前更新,前导0位超前检测和字节输出缓冲策略,解决了在上下文(CX)状态表更新、归一化及字节输出过程中的反馈和循环等问题,提高了编码效率.同时,对关键路径处算法进行优化,提高了系统工作的时钟频率.该设计使用VHDL语言在RTL级描述,并在FPGA上对其进行了仿真验证.实验表明,在Altera的StratixII EP2S601020C4上,编码器的工作效率可以达到1CxD/cycle,最高工作时钟频率可达99.66 MHz.

一种适用于JPEG2000的流水线MQ编码器设计

JPEG2000采用基于上下文的MQ算术编码来增强压缩效果,但其实现比较复杂,特别对编解码器具有高数据吞吐量要求的高分辨率图像处理难以达到实时实现,为此提出MQ算术编码的硬件快速算法。首先分析了JPEG2000标准中MQ编码算法流程,然后提出了一种四级流水线结构的硬件实现。实验结果表明,根据所提出的硬件结构,编码器在Altera的EP1S25B672上最高运行速度能够达到65MHz,共占用了1051个LE资源,以较少的资源取得了较高的数据吞吐量。

并行通道编码EBCOT中MQ编码器的硬件设计

提出了一种适用于JPEG2000标准中并行通道编码的Embedded Block Coding with Optimized Truncation (EBCOT)高速MQ编码器的硬件架构。首先对JPEG2000标准流程的标码流程选择和字节输出等流程进行改进,使之更适应于硬件实现,并提出一种区间重整时对前导零位数的更简洁的判断方法和电路实现,充分利用硬件并行性,提高了编码速度。进而提出了四级流水的MQ编码器硬件架构,有效提高了MQ编码速率,充分满足并行通道编码的要求。

JPEG2000算术解码器的VLSI实现

介绍了JPEG2000编解码流程以及JPEG2000算术编码的原理。针对传统算术解码器过慢的情况,提出了一种动态的流水线算术解码器结构,给出了相应的硬件实现的框图,该结构通过FPGA验证。采用了TSMC0.25μm工艺,进行了ASIC的实现。

基于整数小波变换和子带比特平面编码的图象压缩算法

在分析图象整数小波变换的基础上 ,提出了基于子带比特平面编码的压缩算法 .该算法将整数小波系数按子带分为若干比特平面 ,称之为子带比特平面 ,并采用简单高效的率失真优化算法确定子带比特平面的编码顺序 ,且这一顺序与图象无关 .按此顺序对子带比特平面进行自适应 MQ算术编码 ,便得到嵌入式压缩码流 .该算法可以从无损到有损 ,以任意倍率或质量进行图象压缩 ,压缩效率达到了浮点 EZW算法和 JPEG2 0 0 0整数小波编码方案的水平 ,而速度远快于这两者的速度 .该算法还具有复杂度低 ,占用内存少的优点 .

基于码率预分配编码技术的高分辨率航测图像压缩

由于需要对大面阵航空CCD相机带来的庞大航测图像数据进行压缩,在研究多种图像压缩算法的基础上提出了一种基于比特位平面编码的码率预分配图像压缩算法(RPCA)。首先将图像进行多级整数小波变换,以去除图像像素之间相关冗余。根据率失真理论并结合各个子带对图像重建质量的重要性原则,编码前事先确定每个子带在总码率一定的情况下各个子带在实际编码中应当分配的码率大小,再利用自适应MQ算术编码对每个子带比特平面进行熵编码,从而得到细致的嵌入式码流。实验仿真结果表明,该RPCA码率分配精准,图像压缩质量与JPEG2000标准相当,且支持无损到有损的任意倍率图像压缩,但复杂度低于JPEG2000标准,适合于硬件的高速实现。

JPEG 2000中一种EBCOT并行体系的研究

EBCOT是JPEG 2000系统中占运算时间最多的一部分。为了提高JPEG 2000的编码效率,文章提出了一种基于编码通道独立和条带独立的并行EBCOT编码体系。通过一次扫描,实现3个编码通道的并行编码,每个编码通道调用一组MQ编码器。同时,选择"条带-因果"模式消除条带间的关联性。这样,3个通道就可以并行编码而不互相干扰,大大提高了编码速度。每个编码通道结束时终止MQ编码器,错误不会传递到其他编码通道,增强了容错性。实验表明,此方法在保持JPEG 2000优异性能的基础上,提高了JPEG 2000的编码效率。

JPEG2000编码中EBCOT编码器的设计

为了实现符合JPEG2000标准的图像压缩编码器的设计,提出了基于JPEG2000的优化截断的嵌入式分块编码(EBCOT)的VLSI结构,在该结构中采用过程并行处理的方法对位平面上的三个过程并行处理。相对于过程顺序处理方法,过程并行处理对内部状态变量存储器容量的需求降低了1/5,同时处理速度得到很大提高,能达到整个JPEG2000编码系统实时处理的要求。