H.264中高吞吐量算术编码器的FPGA实现

H.264是国际上最新、最有前途的视频压缩标准,基于上下文的二进制算术编码器(CABAc)是H.264中一种高效的熵编码器,但其算法比较复杂,吞吐量不高.为此,提出了一种高吞吐量算术编码器的电路结构.在递归过程中,通过对两个符号的同时处理而提高吞吐量,从而提高编码速度.整体的电路采用流水线结构,该结构在spartan3 FPGA上实现,编码速度达到2bits/cycle,最高的时钟频率可达67.5MHz.     

一种高速JPEG2000 MQ编码器的VLSI实现

JPEG2000采用的MQ编码器是一种优于Huffman编码的无损数据压缩算法。基于JPEG2000算法规程的MQ编码器速度较慢,限制了整个编码系统的实时性。本文采用部分并行算法,MQ编码器每个时钟最多可以编码2对数据,有效提高了编码器的数据吞吐率,并设计了基于3级流水的VLSI结构。试验结果表明,该算法平均每个时钟编码1.32bit,比普通算法的编码效率提高了约32%。     

一种适用于JPEG2000的流水线MQ编码器设计

JPEG2000采用基于上下文的MQ算术编码来增强压缩效果,但其实现比较复杂,特别对编解码器具有高数据吞吐量要求的高分辨率图像处理难以达到实时实现,为此提出MQ算术编码的硬件快速算法。首先分析了JPEG2000标准中MQ编码算法流程,然后提出了一种四级流水线结构的硬件实现。实验结果表明,根据所提出的硬件结构,编码器在Altera的EP1S25B672上最高运行速度能够达到65MHz,共占用了1051个LE资源,以较少的资源取得了较高的数据吞吐量。     

H.264中自适应二进制算术编码器的FPGA实现

H.264是目前国际上最新、最有前途的视频压缩标准,基于上下文的自适应二进制算术编码是H.264中一种高效的熵编码,但算法比较复杂,执行速度不高。本文提出一种基于流水线的自适应二进制算术编码器的FPGA结构。在实现过程中,对原有的软件流程进行了部分改进以满足硬件实现要求,采用流水线及并行处理技术设计整个电路。     

基于区间划分的快速重归一化算法*

重归一化是H.264/AVC标准二进制算术编码器的一个关键部分,在算术编码器中,重归一化计算量很大,严重制约了算术编码器的效率;同时重归一化算法是一个按位操作过程,很多情况下通过运行一次重归一化算法并不能完成重归一化操作,因此消耗了大量编码时间。为了减少编码时间,针对影响重归一化速度的瓶颈问题,提出了一种基于区间划分的快速重归一化算法。根据重归一化循环次数提出六种不同的区间划分标准来去除H.264/AVC重归一化算法中消耗大量编码时间的按位操作过程;通过去除重归一化的循环过程,使得算法在单位时间内向编码流     

小字母表的高性能算术编码

本文基于改进的算术编码，提出了适用于小字母表的高性能算术编码算法。编码部分和模型部分都在小字母表场合作了特别设计。在编码部分，我们将改进的算术编码进一步改造成无乘法算术编码器，分析表明，冗余码长不于最新的Ｐｒｉｎｔｚ等的结果，编码效率接近百分之百。在模型部分，我们提出了自适应高阶统计模型的快速算法。实验结果表明，算法实现了对小字母表的高效率快速压缩。     

位平面编码存储优化算法及FPGA设计

提出一种基于子块的存储优化算法,可用于解决现有JPEG2000位平面编码器中存在的访问编码块存储器模式失配问题.采用将编码块划分成4×4的子块独立进行编码的策略,将访问同一小波系数的时间间隔从3N2Δt减少至48Δt,同时将访问编码块存储器的次数从(3K-2)N2降低至N2W.该算法不仅兼容现有各种加速技术,而且增加了子块并行的机会.基于FPGA平台实现了一种子块并行合并样本并行的位平面编码器结构,能够将编码时间复杂度从O(N2)降低至O(N),同时节省状态信息存储39%以上.实验结果表明,与目前最快的三层并行结构相比,文中设计的加速比达到了1.3.     

位平面算术编码的编码分离与MQ编码器改进

为了降低图像压缩中位平面算术编码的计算复杂度,提出了将算术编码从位平面扫描中分离,方便编码的并行计算。以JPEG2000的位平面编码为例,实现了位平面扫描和MQ编码的分离,然后根据编码分离后的算法特点,设计了一种改进的MQ编码器。对该算法在TMS320C6000系列DSP中的实现进行了研究,通过软件流水、循环展开、条件操作和优化选项等方法提高处理速度。编码独立和编码器改进相结合,使重建图像质量稍有提高,编码速度提高了8倍以上。     

基于 TMS320C6416的 JPEG 编码器优化实现

结合 TI 公司 TMS320C6416的结构和特点,在分析 JPEG 编码器结构特点的基础上,阐述了在实现 JPEG 编码中对算法的软件并行优化实现所做的工作,并在工程中用汇编语言实现了JPEG 编码器。在主频为600MHz 的 TMS320C6416 DSP 上处理4008＆#215;2672大小的图像数据,在满足一定编码图像质量的前提下,编码器编码速度达到2帧/秒。     

加入跳跃连接的深度嵌入K-means聚类

现有的深度聚类算法大多采用对称的自编码器来提取高维数据的低维特征,但随着自编码器训练次数的不断增加,数据的低维特征空间在一定程度上发生了扭曲,这样得到的数据低维特征空间无法反映原始数据空间中潜在的聚类结构信息.为了解决上述问题,本文提出了一种新的深度嵌入K-means算法(SDEKC).首先,在低维特征提取阶段,在对称的卷积自编码器中相对应的编码器与解码器之间以一定的权重加入两个跳跃连接,以减弱解码器对编码器的编码要求同时突出卷积自编码器的编码能力,这样可以更好地保留原始数据空间中蕴含的聚类结构信息;其次,在聚类阶段,通过一个标准正交变换矩阵将低维数据空间转换为一个新的揭示聚类结构信息的空间;最后,本文以端到端的方式采用贪婪算法迭代优化数据的低维表示及其聚类,在6个真实数据集上验证了本文提出新算法的有效性.     

嵌入式平台上JPEG2000简化算法研究

本文在深入分析JPEG2000图像压缩算法的基础上,针对嵌入式平台数据处理能力较弱的缺点,提出了量化步长选择、改进的率失真处理等多种优化方案,并对离散小波变换在XScale上的数值计算问题进行了讨论,从而显著降低了算法实现的复杂度。实际结果证明,在基本不牺牲编码效率的前提下,本文提出的优化方法大幅度提高了编、解码速度——其中编码器速度提高90%左右,解码器速度提高30%左右。     

JPEG2000中EBCOT算法的优化

JPEG2000是国际标准化组织(ISO)指定的新一代静止图像压缩标准,具有优良的压缩性能和很高的灵活性.在JPEG2000编码系统中优化截断的嵌入式分块编码(EBCOT)的第一层编码花费了大部分时间.为了提高编码的效率,在分析EBCOT算法的基础上提出了一种优化方案.实验结果表明,该方案提高了编码速度,增强了编码的实时性.     

An efficient hardware implementation of parallel EBCOT algorithm for JPEG 2000

With the augmentation in multimedia technology, demand for high-speed real-time image compression systems has also increased. JPEG 2000 still image compression standard is developed to accommodate such application requirements. Embedded block coding with optimal truncation (EBCOT) is an essential and computationally very demanding part of the compression process of JPEG 2000 image compression standard. Various applications, such as satellite imagery, medical imaging, digital cinema, and others, require high speed and performance EBCOT architecture. In JPEG 2000 standard, the context formation block of EBCOT tier-1 contains high complexity computation and also becomes the bottleneck in this system. In this paper, we propose a fast and efficient VLSI hardware architecture design of context formation for EBCOT tier-1. A high-speed parallel bit-plane coding (BPC) hardware architecture for the EBCOT module in JPEG 2000 is proposed and implemented. Experimental results show that our design outperforms well-known techniques with respect to the processing time. It can reach 70 % reduction when compared to bit plane sequential processing.     

JPEG2000中重要性编码及上下文建模的改进

众所周知,基于上下文建模的算术编码是JPEG2000标准中的关键技术,而对于重要性编码,JPEG2000中采用的上下文模型是码块内的8邻域系数,由于其根据经验将所有上下文分成9类,且所有比特平面都使用这套固定的上下文分类方案。因此针对这种上下文分类方案的不足,对JPEG2000中重要性编码及其上下文建模方式进行了改进,即首先建立比原来的3×3更大的上下文模型;然后提出了一种基于重要上下文的扫描方式;最后基于新的扫描方式根据最小码长的准则进行上下文量化的优化,考虑到不同子扫描之间的统计差异,对不同的扫描子过程使用不同的上下文模型方案。实验结果表明,与JPEG2000的无损压缩相比,新的重要性编码算法的无损压缩结果(平均比特率)较JPEG2000提高了1.312%。     

基于JPEG2000的任意形状ROI编码方法研究

介绍JPEG2000感兴趣区域编码技术的基本原理和编码方法,比较一般移位法和最大移位法,提出一种新的基于JPEG2000的任意形状感兴趣区域(ROI)编码方法GPBShift,它结合了两种标准ROI编码算法的优点.     

Efficient selective encryption for JPEG 2000 images using private initial table

In this paper, we propose an efficient selective encryption scheme for encrypting JPEG 2000 images. The proposed scheme uses a secret key and a mapping function to generate a private initial table to encrypt the selected DWT codeblocks in the entropy coding stage of JPEG 2000 coding scheme. Theoretical analysis and experimental results show that the proposed scheme can achieve various purposes of selective encryption and is computationally secure. Moreover, the proposed scheme does not decrease the compressibility of the standard JPEG 2000 coding scheme. The proposed selective encryption scheme is practical for applications of JPEG 2000 image protection.     

JPEG2000中的EBCOT并行处理方法研究

为了提高JPEG2000编码的效率,降低在此过程中EBCOT的瓶颈效应,文中在分析EBCOT算法的基础上研究了三种并行结构的优化方案,结合软硬件的考虑,并行结构大大提高了编码速度,增强了编码的实时性。     

High performance JPEG 2000 and MPEG-4 VTC on SMPs using OpenMP

JPEG 2000 and MPEG-4 Visual Texture Coding (VTC) are both wavelet-based and state of the art in still image coding. In this paper we show sequential as well as parallel strategies for speeding up two selected implementations of MPEG-4 VTC and JPEG 2000 using the popular shared memory programming paradigm OpenMP. Furthermore, we discuss the sequential and parallel performance of the improved versions and compare the efficiency of both algorithms.     

JPEG2000算法从PC机向DSP移植的关键技术研究

JPEG2000作为新一代的图像压缩标准,提供了诸多优越的性能和特征。文章分析了JPEG2000编码过程,探讨了其DSP实现的关键技术,在DSP环境下移植实现了JPEG2000编码算法,并成功通过评估板测试,促进了JPEG2000在移动终端的应用。     

FPGA based EBCOT architecture for JPEG 2000

In this paper a high speed FPGA based implementation of Embedded Block Coding with Optimized Truncation (EBCOT) algorithm used in JPEG 2000 is proposed and implemented. The context formation engine used in EBCOT is analyzed and an architecture based on parallel processing of the three coding passes is proposed. A three stage pipelined architecture for the Arithmetic Encoder is used to speed up the encoding. When implemented on a XC2V1000 device, the design performs at 50 MHz after place and route. Processing time is reduced by more than 75% compared to sample based implementation and by more than 34% compared to the best architecture known.