【摘 要】
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随着图像质量及其对处理实时性要求的不断提高,软件方法实现图像压缩越来越难以满足实际需要,FPGA固有的并行处理能力及其在高速计算方面的优势使得它在图像压缩中的应用越来
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随着图像质量及其对处理实时性要求的不断提高,软件方法实现图像压缩越来越难以满足实际需要,FPGA固有的并行处理能力及其在高速计算方面的优势使得它在图像压缩中的应用越来越广泛,本文对基于FPGA的JPEG图像压缩系统进行了研究。本文针对JPEG图像压缩的四个主要环节分别进行了设计与实现。2D-DCT变换采用行列分解法将其分解为两次ID-DCT变换和一次转置操作,其中ID-DCT变换采用了一种改进的AAN算法实现,在有效降低运算量的同时,降低了FPGA的逻辑资源占用率。在AAN算法的实现中,引入流水线思想对该模块进行优化处理。量化模块和Zig-zag扫描模块的FPGA实现时引入了乒乓操作的设计思想,实现了数据处理的无缝切换。熵编码模块采用Huffman编码,DC系数和AC系数分别进行编码,通过数据拼接将变长码转换为定长码进行输出,得到最终的Huffman码流。本文的实现方案中,通过采用快速算法降低了运算量,而流水线操作思想和乒乓操作思想的引入则是以面积换取速度,在提高系统处理速度的同时,增加了其数据吞吐率,保证了图像数据处理的时间连续性,达到了图像处理对系统实时性的要求。系统基于Xilinx公司的Spartan-3E开发板,在ISE12.3的开发环境中,使用VerilogHDL语言开发完成。针对各主要模块和系统进行了完整的硬件平台测试,测试结果验证了系统功能,其压缩性能基本达到了实际应用要求。
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