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摘要：本文讨论了JPEG2000的相关核心算法，它是基于EBCOT算法，使用DWT，采用两层编码策略，能够获得较好的压缩率。
关键词：JPEG2000 图像压缩 DSP
1 JPEG2000压缩算法的原理
1.1特点
JPEG2000标准融合了许多新的数字图像压缩编码技术，如小波变换等。在网络应用，彩色传真，移动通信和电子商务等诸多领域都表现出更好性能。主要特性有：低比特率时的良好表现性能、有损和无损压缩、对兴趣区(ROI)的编码，码流的随机访问和处理、开放的架构和更高的安全性。
1.2 JPEG2000基本结构和主要内容
JPEG2000的核心部分一图像编码系统，它是基于EBCOT(Embedcd block coding with Optimized Truncation)算法，使用DWT，采用两层编码策略，对压缩位流分层组织，不仅获得较好的压缩率，而且压缩码流具有较大的灵活性。在编码时，首先源图像进行DC位移、DWT和量化，将量化的小波系数划分成小的数据单元一码块，对每个码块进行独立的嵌入式编码，编码后的位流按照速率失真最优原则分层组织，形成不同质量的两层，对每一层按照一定的码流格式打包，输出压缩码流。彩色静态画面采用JPEG，二值图像采用JBIG，低压缩率采用JPEGLS，多种方式同时存在，而JPEG2000将上述方式统一起来，成为对应各种图像的通用编码方式。
2 DSP实现JPEG2000压缩系统分析
2.1 JPEG2000算法结构
我们假设输入到JPEG2000编码器的原始数据是符合CCIR656标准的YUV数据。首先分别对DC位移后的Y、U、V三分量进行离散小波变换，将变换后的小波系数划分成小的数据单元一码块，对每个码块进行独立的嵌入式编码一位平面算术编码。经算术编码后得到码块编码位流，将其按照一定的率失真要求裁成不同长度的位流段。并将截断点和失真值以压缩的形式同码块位流保存在一起，形成码块的嵌入式压缩位流。然后，将得到的所有码块的嵌入式位流，按照率失真最优原则分层组织，形成不同质量的层。对每一层，按照一定的码流格式打包，输出得到压缩码流。
2.2 DSP的选择
用于实现JPEG2000编码器的DSP应该具备三个方面的特点：价格合理；处理速度较快，开发方便。能够同时满足这三个方面需要的即为C5000系列DSP莫属，具有128KW高速片内RAM、160M IPS指令执行速度(百万条指令／每秒)，8M程序空间的TMS320VC5416是最好的选择。
2.3 JPEG2000编码程序
针对本系统的特点，在对DSP的编程中，采用汇编语言和高级语言结合使用，核心算法都是用汇编实现的。TI公司提供的C语言编译器支持标准化的ANSI C，做了许多优化以提高编译代码的效率，使之接近汇编语言的效率。采用C语言和汇编语言的混合编程必须遵从他们之间的接口规范。首先要遵循命名规范，其次要符合寄存器使用规则，还有就是C编译器定义了严格的函数调用规则。软件程序必须放在永久性程序存储器中，充当存储器的是一片型号为AT29LV020的FLASH。
JPEG2000的DSP实现重点主要在算法上，主要完成几个步骤：首先，系统初始化上电自举，启动FLASH中的源程序，初始化硬件设备。初始化完成后。传输一副完整的源图像，判断图像是否传输完毕，接着从CF卡中读出源图像，对源图像进行JPEG2000压缩，然后再把压缩的图像放入帧存，通过帧存传输出去，接着进行下一幅图像的压缩。
2.4性能分析
试验结果表明在不同的压缩率下本系统都保持着良好的信噪比，特别是在无损压缩的情况下压缩率可以达到4:1。整个图片在高压缩率下，更加突出了JPEG2000的优点，比如50:1的情况时，其峰值信噪比可以达到32dB，主观比较圆滑，平滑，轮廓清晰。本模块的压缩速度可以达到每秒十帧以上。基本上可以满足场外监控系统的需要。
3 结论
JPEG2000是新一代数字图像压缩标准，本文介绍了一种基于DSP的JPEG2000的硬件压缩方法，在方法的选择上，用到了JPEG2000的核心系统，由于本系统体积小，主要适用于一些野外图像采集，现场监控等需要连续传输高清晰图像场合的使用。
关键词：JPEG2000 图像压缩 DSP
1 JPEG2000压缩算法的原理
1.1特点
JPEG2000标准融合了许多新的数字图像压缩编码技术，如小波变换等。在网络应用，彩色传真，移动通信和电子商务等诸多领域都表现出更好性能。主要特性有：低比特率时的良好表现性能、有损和无损压缩、对兴趣区(ROI)的编码，码流的随机访问和处理、开放的架构和更高的安全性。
1.2 JPEG2000基本结构和主要内容
JPEG2000的核心部分一图像编码系统，它是基于EBCOT(Embedcd block coding with Optimized Truncation)算法，使用DWT，采用两层编码策略，对压缩位流分层组织，不仅获得较好的压缩率，而且压缩码流具有较大的灵活性。在编码时，首先源图像进行DC位移、DWT和量化，将量化的小波系数划分成小的数据单元一码块，对每个码块进行独立的嵌入式编码，编码后的位流按照速率失真最优原则分层组织，形成不同质量的两层，对每一层按照一定的码流格式打包，输出压缩码流。彩色静态画面采用JPEG，二值图像采用JBIG，低压缩率采用JPEGLS，多种方式同时存在，而JPEG2000将上述方式统一起来，成为对应各种图像的通用编码方式。
2 DSP实现JPEG2000压缩系统分析
2.1 JPEG2000算法结构
我们假设输入到JPEG2000编码器的原始数据是符合CCIR656标准的YUV数据。首先分别对DC位移后的Y、U、V三分量进行离散小波变换，将变换后的小波系数划分成小的数据单元一码块，对每个码块进行独立的嵌入式编码一位平面算术编码。经算术编码后得到码块编码位流，将其按照一定的率失真要求裁成不同长度的位流段。并将截断点和失真值以压缩的形式同码块位流保存在一起，形成码块的嵌入式压缩位流。然后，将得到的所有码块的嵌入式位流，按照率失真最优原则分层组织，形成不同质量的层。对每一层，按照一定的码流格式打包，输出得到压缩码流。
2.2 DSP的选择
用于实现JPEG2000编码器的DSP应该具备三个方面的特点：价格合理；处理速度较快，开发方便。能够同时满足这三个方面需要的即为C5000系列DSP莫属，具有128KW高速片内RAM、160M IPS指令执行速度(百万条指令／每秒)，8M程序空间的TMS320VC5416是最好的选择。
2.3 JPEG2000编码程序
针对本系统的特点，在对DSP的编程中，采用汇编语言和高级语言结合使用，核心算法都是用汇编实现的。TI公司提供的C语言编译器支持标准化的ANSI C，做了许多优化以提高编译代码的效率，使之接近汇编语言的效率。采用C语言和汇编语言的混合编程必须遵从他们之间的接口规范。首先要遵循命名规范，其次要符合寄存器使用规则，还有就是C编译器定义了严格的函数调用规则。软件程序必须放在永久性程序存储器中，充当存储器的是一片型号为AT29LV020的FLASH。
JPEG2000的DSP实现重点主要在算法上，主要完成几个步骤：首先，系统初始化上电自举，启动FLASH中的源程序，初始化硬件设备。初始化完成后。传输一副完整的源图像，判断图像是否传输完毕，接着从CF卡中读出源图像，对源图像进行JPEG2000压缩，然后再把压缩的图像放入帧存，通过帧存传输出去，接着进行下一幅图像的压缩。
2.4性能分析
试验结果表明在不同的压缩率下本系统都保持着良好的信噪比，特别是在无损压缩的情况下压缩率可以达到4:1。整个图片在高压缩率下，更加突出了JPEG2000的优点，比如50:1的情况时，其峰值信噪比可以达到32dB，主观比较圆滑，平滑，轮廓清晰。本模块的压缩速度可以达到每秒十帧以上。基本上可以满足场外监控系统的需要。
3 结论
JPEG2000是新一代数字图像压缩标准，本文介绍了一种基于DSP的JPEG2000的硬件压缩方法，在方法的选择上，用到了JPEG2000的核心系统，由于本系统体积小，主要适用于一些野外图像采集，现场监控等需要连续传输高清晰图像场合的使用。