高性能的EBCOT编码及其VLSI结构

提出了比特平面与编码过程全并行处理的EBCOT(embedded block coding with optimizedtruncation)编码结构.通过分析JPEG2000和国内外提出的EBCOT编码结构,指出不仅每一个比特平面,而且对应的编码过程的编码信息可以同时获得,从而给出了比特平面与编码过程全并行处理的块编码方法,并且详细说明了实现的VLSI结构.理论分析以及具体实验结果表明,比特平面与编码过程全并行处理所需的时钟周期最少,FPGA原型系统最高时钟频率可达65MHz,对于512×512的灰度图像,处理速度可达30fps,完全可以实时处理,图像质量达到了公布的JPEG2000标准.     

单一滑动窗口下的字级位平面编码研究与实现

位平面编码（BPC）是JPEG2000编码器中EBCOT的重要组成部分。为了解决BPC实现的低效问题,提出了一种改进的并行硬件结构来实现字级位平面编码算法。对编码通道预测和上下文形成的流水线并行处理技术进行了研究,实现了在一个时钟周期内对一个条带列的所有位样本并行编码。当样本系数被顺次编码时,包含在每个位平面中的三个通道编码在一次扫描中完成。该系统结构已经通过ModelSim实现和TSMC综合。结果表明,该结构可以有效减少硬件成本,并提供高速的数据处理能力,适合实时图像和视频的应用。     

基于整数小波变换和子带比特平面编码的图象压缩算法

在分析图象整数小波变换的基础上 ,提出了基于子带比特平面编码的压缩算法 .该算法将整数小波系数按子带分为若干比特平面 ,称之为子带比特平面 ,并采用简单高效的率失真优化算法确定子带比特平面的编码顺序 ,且这一顺序与图象无关 .按此顺序对子带比特平面进行自适应 MQ算术编码 ,便得到嵌入式压缩码流 .该算法可以从无损到有损 ,以任意倍率或质量进行图象压缩 ,压缩效率达到了浮点 EZW算法和 JPEG2 0 0 0整数小波编码方案的水平 ,而速度远快于这两者的速度 .该算法还具有复杂度低 ,占用内存少的优点 .     

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。     

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.     

JPEG2000中EBCOT算法的VLSI结构研究与实现

提出了一种快速、高效专用于JPEG2000中EBCOT算法的VLSI结构．根据用于提高EBCOT算法处理速度的多种加速技术，提出了一种“探测——编码”方法，即先找出下一个待编码比特的位置，然后再对其进行编码．这样三次编码过程的扫描量实质上只相当于一次全扫描，编码效率提高了三倍．根据馥方法本文中的结构建立两级流水线操作方式，将编码过程分为：“探测”和“编码”两个处理过程．从而处理速度得到极大的提高．最后．对本文的结构进行了VLSI实现和验证．并在结构的面积，速度和功耗等方面和同类结构进行了比较，可以看出本文中的结构具有高的处理速度和较低的功耗．     

JPEG2000图像压缩算法研究

随着网络和多媒体技术的发展,为满足图像压缩的新要求,静态图像编码新标准JPEG2000随之产生了.基于小波变换的嵌入式图像编码方法则是JPEG2000的基础.分析比较了几种典型的编码算法,突出表现了EBCOT(优化截断点的嵌入块编码)算法的良好性能,这也是JPEG2000标准最终采用EBCOT算法的原因;并通过对JPEG2000中核心算法的研究,阐述了JPEG2000较传统JPEG的优越性以及其不足需改进之处.     

JPEG2000在低比特率图像压缩的研究

介绍了JPEG2000的主要特点和基本架构,以及JPEG2000编码器的两个重要部分:小波变换和熵编码.简明分析了小波变换DWT与离散余弦变换DCT的区别和小渡变换的优点.详细介绍了JPEG2000的核心编码算法EBCOT.着重介绍了JPEG2000在图像低比特率情况下的应用,并进行了实际应用的实验:在图像压缩比很高时,JPEG2000与JPEG的压缩效果对比图.     

H.264/AVC中CAVLC编码器的硬件设计与实现

设计了一种H.264标准的CAVLC编码器,对原有软件流程进行部分改进,提出了并行处理各编码子模块的算法结构。重点对非零系数级(level)编码模块进行优化,采用并行处理和流水线相结合的结构,减少了cavlc编码的时钟周期,提供了稳定吞吐量。采用Xilinx公司VirtexⅡ系列的xc2v250 FPGA进行实现验证,最高时钟频率可达158.1 MHz,可满足实时编码H.264高清视频要求。     

JPEG2000编码算法中上下文关系的改进

通过研究SPIHT和EBCOT（JPEG2000核心算法）编码算法,分析它们所用的小波系数的不同性质,本文提出了把SPIHT算法用到的小波系数父子关系特性也用在EBCOT编码中的思想,并提出一种上下文关系的改进方法。在JPEG2000框架下对改进算法进行了仿真实验。理论分析和实验结果显示,改进的上下文关系优于JPEG2000中采用的上下文关系。     

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.     

一种基于EBCOT的感兴趣区图像编码算法

优化截断嵌入式编码(Embedded block coding with optimized truncation, EBCOT)是JPEG 2000的核心, EBCOT所采用的基于码块的率失真优化方式为实现图像感兴趣区(Region of interest, ROI)编码提供了良好的基础. 本文分析了其中具有代表性的隐式ROI 编码算法, 并提出了一种改进方法. 通过构造加权函数, 合理地为ROI码块分配权重, 在保证ROI信息被优先编码的同时, 降低ROI码块中背景区域小波系数的影响, 提高了重建图像ROI的质量. 实验结果表明, 算法在低码率下重建图像ROI质量提高明显, 在高码率下也能够很好兼顾重建图像背景区域的质量.     

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.     

Automatically-Determined Region of Interest in JPEG 2000

This work presents an automatically-determined region of interest (ROI) scheme embedded in JPEG 2000. The proposed scheme analyzes the image content and then determines the probable ROI masks by examining the significant states of high-frequency subbands generated from embedded block coding with optimized truncation (EBCOT). Additionally, probable ROI masks are constructed in all bit planes of subbands by categorizing sub-blocks as either interesting or uninteresting, smoothing subblocks of interest, and grouping these subblocks based on an or no initial point. The rate-distortion (RD) pairs corresponding to all probable ROI masks are then estimated from the RD distribution during the Tier-2 coding process of EBCOT. Based on these estimations, the Lagrangian multiplier method is employed in the RD function to obtain the optimized ROI mask from the probable masks by minimizing the distortion of the ROI-encoded image at a given bit-rate constraint. ROI-encoded images obtained using the proposed scheme outperform ROI-encoded images obtained via the conventional schemes using fixed-square and object-segmentation masks, as judged by subjective visual perception and objective measurement in terms of peak signal-to-noise ratio. Particularly, the proposed scheme can easily adapt the ROI region with varied sizes and shapes according to the bit-rate constraint whereas the conventional schemes only adopt the fixed-square region and fixed segmented objects. Furthermore, when the proposed scheme is applied to motion JPEG 2000 for video compression, the centroid of the ROI mask in the previous frame can be used as an initial point for merging the subblocks of interest in the current frame to track the ROI masks in a video sequence. Therefore, the proposed scheme can easily be employed to improve the perceptual and objective performance in the ROI coding associated with JPEG 2000 and motion JPEG 2000.     

基于JPEG2000的一次性扫描、高效编码算法的研究

JPEG2000的算法的复杂性限制了它的优势的发挥。EBCOT是JPEG2000系统中占运算时间最多的组成部分,它对每个位平面进行三次扫描、进行三个编码通道的编码操作,浪费了大量的运算时间。针对这种情况,文中应用一次扫描完成三个编码通道编码操作的算法对其进行改进,在一次扫描过程中对位平面的所有系数进行编码。针对此算法引出的问题:首先,应用两个重要性状态变量代替原算法中的一个重要性状态变量;其次,采用“对称映射”形成上下文;最后,对三个编码通道的MQ编码器状态和上下文状态分别进行存储。这样三个编码通道可以顺序编码而不互相干扰,大大减少了运算时间,但仍保持了JPEG2000的优异性能。