论文部分内容阅读
JPEG2000是新一代的静态图像压缩国际标准，它具有优越的图像压缩性能和高的图像质量，不仅克服了传统JPEG静态图像压缩标准在高压缩时出现方块效应的缺点，并且提供了图像渐进传输、图像质量可伸缩、无损／有损压缩及感兴趣区域编码等特性，可以应用于数码相机、医疗图像、数字图书馆、网络传输等方面。JPEG2000的这些特性主要是来源于小波变换、比特平面编码和算术编码技术。由于这些技术的引入，JPEG2000的算法复杂度也相应提高，且在一定程度上限制了JPEG2000的应用。在分析JPEG2000编解码器基本原理之后，本文对JPEG2000标准中的算法复杂度较高的模块：小波变换、分数比特平面编码等模块进行优化实现。JPEG2000中的小波变换支持整数变换和分数变换，实现图像的多分辨率解析，是JPEG2000实现图像渐进传输的基础。但小波变换是对一个图像片(Tile)进行处理，需要较大的存储空间。分数比特平面编码是对小波变换后的系数进行比特平面意义上的通道扫描从而生成上下文(Context)和编码比特fDecision)，其算法复杂度高且耗用存储空间大。因此本文的优化工作主要是基于DSP平台上，结合DSP处理器的结构特点，对JPEG2000的编解码器在代码上、存储空间上和算法上等方面进行优化。JPEG2000的高压缩性能主要来自于码率控制算法。JPEG2000的码率控制算法基于率失真准则，是一种最优率失真码率控制算法，可以在相同码率下获得最优的图像质量，但其算法必须在算术编码器编完所有图像码字后，才能进行码率控制算法，丢弃对图像贡献不大的图像码字，从而实现图像的压缩，因而它不是一种实时的码率控制算法，限制了编码器的编码效率。因此本文通过分析JPEG2000中的小波变换特点及编码特点，提出了一种基于线性预测的码率控制算法，以提高JPEG2000编码器的编码性能。由于JPEG2000中的EBCOT(Embedded Block Coding with Optimized Truncation)模块是以比特平面编码扫描为基础，是JPEG2000中最为耗时的模块，其算法复杂度也最高，成为整个系统的瓶颈。若是用软件或DSP来实现，往往不能得到较好的编码效率，而利用硬件解决方案的高速处理能力来实现此模块，则可以大大提高JPEG2000系统的性能。因此本文以硬件加速的方式来实现EBCOT模块的结构，提出了一种基于列中样点并行的EBCOT结构。此结构实现了列中四个样点并行编码，且可以跳过不需要编码的列，节省了EBCOT的编码时钟周期。