基于FPGA的JPEG算法实现

来源 :中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gl5458
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随着多媒体快速发展,图像的应用越来越广泛,主要集中在图像的存储和图像的传输两个方面,但在具体应用中我们可以发现模拟量数字化后,图像和视频会占用越来越多的存储空间和传输带宽。   目前静止图像的压缩算法以JPEG(Joint Photographic Experts Group)[1]和JPEG2000为主。本论文以普通数码相机为应用对象,采用JPEG标准,完成了基于FPGA的JPEG编码芯片设计。论文首先阐述了JPEG压缩算法的基本理论,JPEG是基于离散余弦变换的算法体系,主要由图像数据颜色空间变换、离散余弦变换,Zigzag编码、熵编码组成;然后完成了JPEG算法的FPGA(FieldProgrammable Gate Array)硬件实现,包括整体结构设计、各模块的结构设计、仿真验证、仿真表明JPEG的压缩率与量化步长之间的关系,选用合适的量化表可以完成数码相机的压缩要求,最后并提出了芯片的一些改进意见和以后的工作方向。   本论文FPGA设计采用Verilog-HDL硬件描述语言和多种EDA(ElectronicDesign Automatic)工具完成的。按照自顶向下的流程,本芯片内部模块间采用流水线设计,内部通信机制更容易协调,对外接口变得非常简单,控制单元不需要对设计块的使用进行仲裁,降低了复杂性,提高了芯片整体的稳定性,布线后时序仿真全局时钟频率最高达约为75MHz,相当于1秒可以处理75帧1K*1K图像视频流。对于实验图像压缩率为39.4。
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