【摘 要】
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JPEG2000是新一代图像压缩标准,它放弃了传统的JPEG标准所采用的离散余弦变换,而采用了二维离散小波变换(2D DWT)。由于二维离散小波变换的计算量很大,在许多实时应用场合,需
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JPEG2000是新一代图像压缩标准,它放弃了传统的JPEG标准所采用的离散余弦变换,而采用了二维离散小波变换(2D DWT)。由于二维离散小波变换的计算量很大,在许多实时应用场合,需要采用芯片实现才能满足要求。提升算法是第二代小波变换的构造方法,和传统的Mallat算法相比具有计算量小,原位运算等优点,因此JPEG2000标准也推荐采用提升算法来实现离散小波变换。JPEG2000标准推荐采用的滤波器有两种,一种是5/3滤波器,它适用于无损压缩的情况,另一种是9/7滤波器,它适用于有损压缩的情况。本文在深入研究JPEG2000标准和小波变换理论的基础上,以9/7滤波器为例设计了一个基于提升算法的二维离散小波变换高效VLSI实现结构。在该结构中行变换和列变换是并行进行的,在完成两行的行变换之后就开始进行列变换。和传统的行变换结束后再进行列变换的处理方式不同,在该并行结构中列变换是沿着行的方向进行的,而不是沿着列的方向进行的。为了实现行变换和列变换的并行进行在二者之间加入了一个行缓存模块,它采用移存器来实现,控制简单。此外还对一维变换结构进行了优化。改进了由标准的提升算法得到的变换结构,减小了关键路径上的延时;采用内嵌的边界延拓来代替标准的对称延拓,实现更加简单;采用流水线技术显著提高了处理的速度;把乘法器系数表示为CSD形式,将常系数乘法优化为最少的移位加操作。最后用VHDL语言对各个模块进行了寄存器传输级描述,仿真结果和用Matlab计算得到的结果相同,验证了设计结构的正确性。
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