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。     

Fault tolerance design in JPEG 2000 image compression system

The JPEG 2000 image compression standard is designed for a broad range of data compression applications. The new standard is based on wavelet technology and layered coding in order to provide a rich feature compressed image stream. The implementations of the JPEG 2000 codec are susceptible to computer-induced soft errors. One situation requiring fault tolerance is remote-sensing satellites, where high energy particles and radiation produce single event upsets corrupting the highly susceptible data compression operations. This paper develops fault tolerance error-detecting capabilities for the major subsystems that constitute a JPEG 2000 standard. The nature of the subsystem dictates the realistic fault model where some parts have numerical error impacts whereas others are properly modeled using bit-level variables. The critical operations of subunits such as discrete wavelet transform (DWT) and quantization are protected against numerical errors. Concurrent error detection techniques are applied to accommodate the data type and numerical operations in each processing unit. On the other hand, the embedded block coding with optimal truncation (EBCOT) system and the bitstream formation unit are protected against soft-error effects using binary decision variables and cyclic redundancy check (CRC) parity values, respectively. The techniques achieve excellent error-detecting capability at only a slight increase in complexity. The design strategies have been tested using Matlab programs and simulation results are presented.     

基于JPEG2000渐进过程数截断编码算法

对JPEG2000的率失真优化截取的嵌入式码块编码算法的各编码块截断过程数进行了分析，对大量的图像进行实验后发现，图像的每个编码块是在相近的过程数截断，于是提出了一种同一过程截断算法。在此基础上又提出了渐进过程数截断编码算法，最终这个算法舍去了复杂的率失真计算，降低了T2 编码器设计难度，提高了JPEG2000系统的处理速度，减少了存储量，对硬件实现是很好的新方法，处理512×512的8bits位深的图像16倍压缩为250fps。     

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.     

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.     

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.     

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.     

比特平面并行的EBCOT编码及其VLSI结构

该文提出了比特平面并行处理的EBCOT编码算法 .通过分析JPEG2 0 0 0中EBCOT编码结构 ,指出每一个比特平面的编码信息可以同时获得 ,从而给出了比特平面并行处理的块编码方法 ,并且详细说明了实现的VLSI结构 .与现有的结构相比 ,该结构具有并行度高、避免编码位置的时钟浪费等特点 .从实验结果表明 ,比特平面并行处理方式所需的时钟周期最少 ,FPGA原型系统最高时钟频率可达 5 2MHz,图像质量达到了公布的JPEG2 0 0 0标准 .     

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.     

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。     

Real-time DSP implementation of motion-JPEG2000 using overlapped block transferring and parallel-pass methods

This paper presents a real-time implementation of Motion-JPEG2000 encoder using a fixed-point DSP chip. Among several modules in JPEG2000 encoder, the lifting algorithm for discrete wavelet transform (DWT) and the embedded block coding with optimized truncation (EBCOT) comprise more than 85% of the encoding complexity. Thus, it is very important to design and optimize these two modules in order to increase the performance of the hardware implementation. First we propose an overlapped block transferring (OBT) method that can significantly improve the performance of the lifting algorithm for DWT by increasing the cache hit rate. We show that the execution time of the lifting scheme can be further reduced by programming the DSP software using the single instruction multiple data (SIMD) instructions and the super scalar pipeline structure. Moreover, we introduce a parallel-pass method for fast implementation of EBCOT. This method reduces the processing time of EBCOT by processing the three coding passes of the same bit-plane in parallel. Experimental results show that our developed Motion-JPEG2000 DSP system meets the common requirement of the real-time video coding [30 frames/s (fps)] and is proven to be a practical and efficient DSP solution.     

JPEG2000中多分辨率小波变换的参数研究

JPEG2000编码标准以多分辨率小波变换为基础,其编码参数的取值对图像压缩的性能和质量有重要的影响,同时也关系到实时编解码器的复杂性及其架构设计.图像压缩的参数研究,对于实时图像编码软硬件系统的开发,有着重要的指导意义和工程应用价值.在分析小波变换的多分辨率特性与提升方案的基础上,实验研究其参数取值对编码性能和图像质量的影响,提出不同码率下主要编码参数的适宜取值范围,为特定应用环境下实时编码系统的构建与参数选择提供依据.     

JPEG2000上下文形成算法的研究与实现

在JPEG2000的EBCOT编码中,算术编码器需要使用上下文信息来编码相应的记号,上下文形成器是其重要基础.通过对位平面中的样本的条带扫描方式和记号的环境特征的详细分析,把记号和记号的上下文进行了合理的分类,这就为上下文形成算法的设计提供了理论根据.关于清理通道中的RLC上下文标志的形成,因为有关文献的论述并不清楚,所以有必要做出明确的解释,并给出了一个有效的算法,整个算法用Delphi实现,实验结果证明了其正确性.     

图像压缩中EBCOT编码的并行优化

EBCOT编码是一种十分高效的小波系数编码方法,其作为JPEG2000压缩标准的核心思想,与SPIHT、EZW等编码方法相比既有相同之处,又有独到之面,它汲取了多年来图像编码算法发展中的精华部分,因此拥有非常显著的性能。论文论述了EBCOT编码的基本原理,对编码算法的不足之处进行了深入分析,在此基础上通过对小波系数的研究,提出了基于编码块的并行优化方案,并以实验结果证明其在图像压缩中的卓越表现。     

基于JPEG2000的雷达卡技术研究

介绍了一种应用目前最新静态图像压缩算法JPEG2000实现的雷达卡的方法,首先说明了雷达卡的硬件实现平台;接着重点说明JPEG2000压缩算法,在JPEG2000编码器里详细说明了DC层进和分量变换、离散小波变换、内嵌编码与最佳截断这三大要点,并给出了相应的程序流程图;再说明了JPEG2000算法从PC到DSP的移植与优化;最后给出了雷达图像采集压缩系统的性能测试。     

5/3小波提升方法的FPGA仿真

离散小波变换是当今许多图像处理和压缩技术的基础，并被最新的ISO／IEC静态图像压缩标准JPEG2000所采用。5／3小波提升方法在JPEG2000中主要用于无损图像压缩，该文为该算法提出一种硬件结构，并在FPGA上仿真实现。     

H．264帧内编码和JPEG2000对静止图像进行编码的性能比较

国际最新静止图像压缩标准——JPEG2000代表了离散小波变换（DWT）编码的最高水平，最新的视频压缩编码标准——H．264代表了离散余弦变换（DCT）编码的最高水平。由于H．264的帧内编码采用了一些新方法，如帧内空间预测、不同大小块的DCT变换等，使得H．264帧内编码效率高于其他的DCT变换编码方法，因此可以认为，H．264的帧内编码代表了DCT变换的最高静止图像编码水平。大量的仿真实验比较发现。H．264的帧内编码方法比JPEG2000的编码效率高。据此可以预测，基于帧内空间预测和不同大小块DCT变换的H．264帧内编码方法具有成为下一代静止图像压缩标准的潜能。     

Efficient parallel architecture for multi-level forward discrete wavelet transform processors

A resource efficient and high-performance architecture for a two-dimensional multi-level discrete wavelet transform processor is presented in this paper. The JPEG2000 standard integer lossless 5-3 filter has been implemented. It achieves optimal hardware utilisation with minimal combinational logic block slices and high frequency of operation. To reduce the hardware complexity and to achieve high performance the proposed architecture implements lifting scheme with a single multiplier-free processing element to perform both predict and update operations. Symmetric extension is used at image boundaries without requiring any extra clock cycle. The generic architecture is very flexible and can perform up to five levels of forward transform on any arbitrary image size. Synthesis of the 5-level architecture on Xilinx Virtex 5 FPGA shows that the processor can achieve a maximum frequency of operation of 221.44 MHz. The reduced hardware complexity and high frequency of operation render the design suitable for incorporation in image processing applications requiring fast operations. The 5-level design has been successfully implemented on a Xilinx Spartan 3E FPGA, utilising only 1104 slices for a 512-by-512 pixel test image, the lowest hardware requirements for a 5-level discrete wavelet transform processor reported to date.     

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．