MPEG-2视频反量化和IDCT的VLSI设计

反量化（ＩＱ）和反离散余弦变换（ＩＤＣＴ）是ＭＰＥＧ－２ 中恢复帧内编码系数或差分系数的重要手段．设计了用于ＭＰＥＧ－２ ＭＰ＠ ＭＬ视频解码超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）的ＩＱ 和ＩＤＣＴ电路结构，采用ＶＨＤＬ进行描述并通过模拟得以验证．采用全硬件实现的方法，并针对性地提出了相应的硬件电路结构设计，减少了电路规模以适应ＭＰＥＧ－２ＭＰ＠ ＭＬ视频较大的数据量，达到了实时解码的目的．

基于全相位IDCT滤波器的内插重采样分层编码技术

该文提出了一种基于全相位逆离散余弦变换(APIDCT)内插滤波器的重采样分层编码技术。全相位数字滤波器(APDF)是一种新型的线性相位滤波器。该文给出了APIDCT的设计方法,并通过比较几种APDF的性能,证明APIDCT在图像内插方面性能优异。在此内插方法基础上,结合重采样和自适应算术编码形成了分层图像编码技术,这种技术算法简单,适用于空间可分级编码。实验结果表明仅用其中3层,重建图像的峰值信噪比和压缩率就可达到略优于JPEG的效果,并且压缩率高时也不会出现块效应。

基于IDCT域的加窗全相位数字滤波器

为了改善直接基于逆离散余弦变换(IDCT)域设计的全相位数字滤波器(APDF)幅频特性,推导了IDCT域加窗APDF的设计公式.IDCT域加窗APDF是一种零相位数字滤波器.滤波器设计实验表明,与加其他窗函数相比,依据此公式设计的基于IDCT域的加凯塞窗APDF能使滤波器达到更好的幅频特性.在相同频率采样点数的情况下,基于IDCT域设计的加凯塞窗APDF和传统频率采样法设计的FIR低通滤波器的幅频特性相比而言,其通带、阻带更平坦,过滤带更窄.

MPEG专用IDCT处理器的优化设计

二维离散余弦逆变换 ( Inverse Discrete Cosine Transform,IDCT)是运动图象专家组( Moving Picture Expert Group,MPEG)视频解码器的重要模块之一 .提出了一种优化的二维IDCT超大规模集成电路 ( Very Large Scale Integrated Circuit,VLSI)实现结构 .利用 IDCT的矩阵乘法中固定系数的内在特点 ,采用公用表达式的方法 ,降低 IDCT实现规模 ,提高了电路的速度 .采用了 0 .6μm CMOS电路工艺 ,芯片面积约为 3.5mm× 3.5mm,速度可达 1 0 0

可用于HDTV解码器的基于ROM查找表的IDCT电路大规模集成电路实现

介绍了采用基于ROM查找表的全数字反离散余弦变换(IDCT)电路的算法原理及其并行架构的大规模集成电路实现.首先将二维IDCT转换为两个一维IDCT变换,根据蝶形算法进一步转换为矩阵的乘加运算.通过将连续输入的一个块的奇列或偶列的4个数据进行数据位重排,即将4个数据中相同的位组合在一起,则可用一个ROM查找表实现不同位的乘加运算.避免了硬件上的乘法器开销,具有很高的实现效率并节省硬件资源面积,因此可用于HDTV的实时解码器中,有助于降低电路的功耗.该电路已用于已开发的MPEG-2 MP@HL高清解码芯片,采用0.18μmCMOS工艺成功进行了流片.

基于改进DA算法的2-DIDCT系统设计

离散余弦变换已成为图像压缩中一标准技术 ,本文给出了基于DA算法的二维离散余弦逆变换 (2 DIDCT)的系统设计。在设计过程中根据实际情况提出了一种改进算法 ,通过采用此改进DA算法 ,整个 2 DIDCT系统在提高速度的同时可大大减少面积。设计采用自顶向下设计方法 ,用VHDL进行描述 ,整个系统在SYNOPSYS工具上进行设计及仿真 ,最终综合到门级电路。

MPEG2视频芯片IDCT的一种VLSI实现方案

介绍了一种2-D × 8 8 IDCT处理器系统的ASIC架构,采用分布算法、并行结构、流水线设计。对于常用的ROM查找表实现方案,该文提出了一种以寄存器、加法器构建的替代电路的新方案,同样省去了乘法器,避免了使用ROM,且硬件代价与使用ROM相比还略有减小,最终提高了数据的吞吐量,达到2.4GB/s,满足了MP@HL标准的HDTV的108MHz的频率要求,而同样工艺条件下采用ROM查找表则只能达到90MHz的频率。

一种新的基于VLIW的IDCT和运动补偿算法

本文使用矩阵形式在超长指令字(VLIW)的观点下将几种经典算法与已有的适合于VLIW的算法进行了比较.然后利用VLIW结构的特性,提出了一种快速IDCT算法.与现有算法相比,新算法进一步减少了所需的指令周期.并利用VLIW结构的寄存器特性,将视频编解码过程中的运动补偿(预测)和IDCT(DCT)组合,使运动补偿所需时间降低为原来的约50%,这种思想能应用于MPEG1/2/4,H.263和H.264.

基于FPGA的IDCT变换的设计与实现

二维离散余弦逆变换是图像解码算法的核心,基于DSP用软件实现速度较低,基于ASIC则占用的芯片面积和功耗较大。研究了一种由单个一维IDCT核完成的二维IDCT结构。首先,运用蝶形运算实现一维IDCT变换,然后,调用行列可分离间接算法实现二维IDCT结构,以提高硬件资源利用率。在片内RAM中进行矩阵转置,单周期内完成乘法运算,既提高了FPGA的最大工作频率,又增大了数据处理的吞吐量。该二维IDCT结构是通过Verilog描述,使用AlteraFPGA实现的,共消耗962个逻辑单元,最高时钟频率可达100MHz。

一种低功耗2DDCT/IDCT处理器设计

设计了一种低功耗的2D DCT/IDCT处理器。为了降低功耗,设计基于行列分解的结构,采用了Loeffler的DCT/IDCT快速算法,并使用了零输入旁路、门控时钟、截断处理等技术,在满足设计需求的基础上降低了系统的功耗。常系数乘法器是该处理器的一个重要部件,文中基于并行乘法器结构设计了一种新型的低功耗常系数乘法器,它采用了CSD编码、Wallace Tree乘法算法,结合采用了截断处理、变数校正的优化技术,使得2D DCT/IDCT处理器整体性能有较大提高。设计的时钟频率为100 MHz,可以满足MPEG2 MP@HL实时解码的应用。采用SMIC0.18μm工艺进行综合,该2D DCT/IDCT处理器的面积为341 212μm2,功耗为14.971 mW。通过与其他结构的2DDCT/IDCT处理器设计分析与比较,在满足MPEG2 MP@HL实时解码应用的同时,实现了较低的功耗。

一种新型面积优化的二维IDCT处理器

本文提出了一种基于行列分解算法的8×8二维反向离散余弦变换(IDCT)处理器。不再需要传统的为保持输入列向量的输入寄存器和并串转换寄存器,这既减小了芯片面积又减小了处理延时。其中的一维离散余弦变换采用查找表实现,作为查找表的ROM比传统的分布式算法的ROM也小的多。我们提出的二维IDCT处理器不仅具有面积优化、低延时、高吞吐率的特点,并且具有规整的、全流水结构,因此非常适合VLSI和FPGA实现。

基于压缩感知技术的Shearlet变换重建地震数据

基于预测滤波方法进行地震数据重建的误差偏大,基于波动方程进行地震数据重建的计算量较大,基于某种变换的地震数据重建精度偏低。为此,利用基于压缩感知技术的Shearlet变换重建地震数据。基于信号的稀疏性,在欠采样的情况下,首先根据地震数据的缺失情况设计采样矩阵,然后使用Shearlet变换将地震数据稀疏化,再采用正交匹配追踪算法在Shearlet域中完成对稀疏系数的重建,最后通过Shearlet反变换实现地震数据重建。实验结果表明,基于压缩感知技术的Shearlet变换能够很好地重建地震数据,且重建精度高于基于压缩感知技术的Fourier变换、离散余弦变换、小波变换和Curvelet变换。

基于离散余弦变换的集合Kalman滤波方法对河流相油藏渗透率场的反演

针对河流相油藏参数场的非高斯性及油藏生产数据与地质模型之间的非线性关系,提出了耦合离散余弦变换的半迭代集合Kalman滤波方法对河流相油藏进行生产历史拟合及反演.将河流相油藏非高斯渗透率场利用离散余弦变换变为类似高斯分布的DCT(Discrete cosine transform)系数,利用能量压缩特性对DCT系数进行截断,使得反演渗透率场的分布变得光滑,较好地解决了河流相油藏的非高斯分布问题.半迭代集合Kalman滤波法很好地解决了油藏生产数据与地质模型之间的非线性问题.理论证明了半迭代集合Kalman滤波与EnRML方法的等效性.比较了标准EnKF、耦合DCT的EnKF及耦合DCT的半迭代EnKF法对河流相油藏渗透率场的反演.讨论了DCT系数保留模式及系数保留数量对耦合DCT的半迭代集合Kalman滤波方法反演结果的影响,结果表明三角形系数保留模式可以用更少的系数保留参数场的地质特征,当保留2.5%的DCT系数时,反演结果已经充分反映了河流相油藏的地质特征.

用查表法快速实现二维8×8离散余弦逆变换的研究

提出一种基于查表法的二维8×8离散余弦逆变换(2D 8×8 IDCT)的快速算法,其查找表LUT(Look-UpTable)结构的设计是基于二维8×8 DCT的基本图像.利用两种技术减小查找表长度:①利用基本图像的对称特性;②通过对离散余弦正变换(DCT)和量化过程的分析,推导出每个量化后DCT系数的取值范围.使得查找表只有10.9746K项数据,若量化矩阵具有对称性q(u,v)=q(v,u),LUT的长度还可减少近半.新算法利用查表法消除IDCT中乘法运算,并利用图像数据的特点和基本图像的对称特性大大减少加法次数,提高了计算速度.以多幅标准图像为样本数据进行实验,结果表明:新算法实现2D 8×8 IDCT运算平均只需加法182次.与当前运算量最小的Feig快速算法做比较,新算法避免了乘法,所需加法次数也降低了约15%.

基于查找表的误差分散半调图像的混合压缩算法

结合现有逆半调技术,针对无损压缩所得压缩率较低,而现有二值图像有损压缩算法对误差分散图像的压缩效果并不理想等缺陷,设计了一种针对误差分散半调图像的混合压缩算法。该算法采用LUT逆半调对误差分散半调图像进行灰度化重建,再通过改进离散余弦变换(DCT)系数量化法,以提高压缩率。实验证明该算法能获得较好的压缩效果和较高的压缩率。

离散余弦变换域隐藏算法隐藏容量与频域系数选择研究

隐藏容量、不可感知性和鲁棒性是信息隐藏系统的几个关键性指标,选择不同的离散余弦变换(DCT)系数对DCT域隐藏算法的这些指标影响很大。分析了不同DCT系数的视觉感知特性和DCT逆变换的相互干扰性对嵌入容量的影响,并给出了DCT域隐藏算法隐藏容量与所选择的系数之间的关系,通过分析JPEG压缩不变性给出了嵌入信息抗压缩的鲁棒性与嵌入位置无关的结论,可为提高嵌入容量提供参考。仿真实验结果有效地支持了理论分析所得出的结论,实验还证明在有噪声干扰下这一结论仍然成立。

适于图像解压的离散余弦逆变换快速算法

讨论了离散余弦变换(DCT)的基本图像的特性以及实际图像数据的特点,提出了利用基本图像进行二维8×8离散余弦逆变换(IDCT)的快速算法.新算法通过三个技术降低二维8×8IDCT的运算量(1)利用基本图像的对称性;(2)把反量化过程和IDCT融为一步;(3)利用实际图像数据的特点绝大多数量化后的变换系数为零值且非零系数中又有许多的值为±1.理论分析表明,三种技术的融合可大大减少计算量.以多幅标准图像为样本数据,对新方法和当前最有影响的Feig算法做了比较,结果表明文中算法的乘法次数降了约60%,加法次数降了约15%.

一种新的快速离散余弦变换算法

提出一种快速的离散余弦变换（ＤＣＴ）算法。由于计算机中整数运算远快于浮点运算，所以ＤＣＴ算法采用整数运算，并且通过矩阵变换来减少乘加次数，提高了运算速度。本算法用于我们开发的ＪＰＥＧ图像编码算法上，取得了满意的效果。

基于小波变换的遥感图像增强方法

为了有效地提高遥感图像的整体对比度,提出一种基于小波变换的图像增强方法来增强遥感图像。在小波域中通过对主要亮度层的图像进行分解,得到低亮度层、中亮度层、高亮度层,对三个亮度层分别进行对比度加强,将加强后的亮度层通过逆离散小波变换得到增强图像。实验结果表明,新方法提高了遥感图像的整体对比度,使图像的局部细节有更好的可视性。

HDTV音频解码系统算法优化及实现

Dolby AC-3是杜比实验室的第三代感知音频编解码系统,将心理声学模型溶入其中,大大地提高了编解码性能.本文介绍了Dolby AC-3音频标准解码算法的基本原理,并通过C程序实现该解码算法.详细推导了用两个N/4点的DCT-II来实现N点的改进离散余弦反变换(IMDCT)解码单元的优化算法,将此AC-3解码算法进行仿真试验,对仿真结果进行主客观评价.评价结果显示解码速度得到提高,为AC-3解码器的实时实现奠定了基础.