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JPEG2000是联合图像专家组于2000年12月通过的新一代静止图像压缩标准。JPEG2000使用了离散小波变换作为其核心变换算法,优化截断的嵌入式块编码EBCOT作为其核心编码算法。JPEG2000不仅提供了超越JPEG的压缩性能,更提供了一系列丰富的功能,以满足对图像编码技术日益增长的需求。 然而在带来这些优点的同时,JPEG2000的计算复杂度却成倍增加,特别是在EBCOT Tier-1编码算法中。EBCOT Tier-1编码算法中的位平面编码和基于内容的自适应二进制算术编码两个主要算法,各自都包含了相当的比特级运算和复杂的控制,是整个JPEG2000编码系统中最主要的处理瓶颈。可见,高性能的EBCOT Tier-1编码器设计是JPEG2000编码器实现中的关键。同时由于EBCOTTier-1编码算法的上述特点,使其无法在通用RISC,DSP体系上完成高性能的实现。因此,高速、低功耗、面积合理的专用硬件实现EBCOT Tier-1编码器对JPEG2000标准的应用推广有重要的意义。 本文主要工作包括: 1)研究了JPEG2000标准及其核心编码算法EBCOT的结构,原理和性能。 2)研究了EBCOT Tier-1编码器中的位平面编码算法,并对现有的各类加速方案进行分析。以此为基础,在码通并行结构的基础上,提出了一种每周期完成4位样本编码的,基于样本并行的全新的位平面编码器体系结构。 3)研究了EBCOT Tier-1编码器中的基于内容的自适应二进制MQ编码算法,分析了专用硬件实现的MQ编码器加速的难点。完成了一种每周期编码 2位样本的MQ编码器设计。 本论文完成的EBCOT Tier-1编码模块具有很高的处理能力,整体设计合理,两大组成模块位平面编码器和MQ编码器有较平衡的吞吐能力。以该模块为基础,通过并行多个处理单元同时对各自不相关的编码块进行编码,可以取得更高的系统性能,用于更高端的应用。