JPEG2000中可重构二维离散小波变换的设计与实现

摘要

随着数字化图像的广泛应用,人们对图像质量要求逐步增高,图像日益庞大的信息量成为不容忽视的问题,令传统JPEG压缩标准倍感吃力。JPEG2000的出现,以其良好的特性渐受关注,而其中诸多特性均源自基于提升格式的离散小波变换算法上,使其成为如今研究的热点。
　　通过分析和研究JPEG2000协议标准及小波变换算法,结合设计间的相关性,提出一种可重构二维离散小波变换模块组的设计方案,同时实现协议中预处理、二维离散小波变换及量化部分,并包含三种可配置模式,可满足多种应用场合。针对设计中数据位宽选取问题,提出了函数推导法和基于量化指数估计法两种方法,分别应用到可配置模式中。
　　硬件电路设计方面,采用基于列的并行处理结构以加快二维离散小波变换过程,该结构同时支持5/3和9/7两种滤波方式及多级小波分解,使用内嵌边界扩展技术来处理一维滤波,并给出一种适用于该结构临时缓冲存储器架构,利用有限状态机的方式实现接口互连逻辑。在量化设计中,给出一种有损滤波量化步长的选取方案,并应用到内嵌量化模块中。
　　对可重构二维离散小波变换模块组进行RTL描述,采用基于“黄金模型”的验证策略,搭建功能验证平台完成验证,之后对全设计进行FPGA实现。仿真及综合结果表明,该设计可以应用到JPEG2000实时编码系统中。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2 JPEG2000编码系统工作原理概述

1.3国内外研究现状及分析

1.4课题的主要研究内容

1.5论文结构

第2章 小波在JPEG2000中的应用原理及设计方案

2.1 小波变换的发展及提升格式算法

2.2 JPEG2000中提升小波的工作流程

2.3 可重构二维离散小波变换的设计方案

2.4 有限位宽的确定

2.5 本章小结

第3章 二维离散小波变换的设计

3.1 二维离散小波变换整体架构

3.2 一维离散小波变换的设计

3.3 临时缓冲存储器控制器的设计

3.4 解交织模块的设计

3.5 小波控制器的设计

3.6 本章小结

第4章 预处理和量化器的设计

4.1 内嵌预处理模块的设计

4.2 量化的设计

4.3 本章小结

第5章 可重构二维离散小波变换的验证及实现

5.1 功能验证

5.2 基于FPGA的硬件实现

5.3 性能分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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