应用于JPEG2000的5/3提升小波的VLSI结构设计

提出一种基于提升算法（lifting scheme）实现JPEG2000编码系统中的二维离散小波变换（Discrete Wavelet Transform）的并行阵列式的VLSI结构设计方法.该结构由一个行处理器和一个列处理器组成,行、列处理器通过时分复用同时进行滤波,用优化的移位加操作替代乘法操作,采用嵌入式数据延拓算法处理边界延拓.整个结构采用流水线设计方法,减少了运算量,提高了硬件资源利用率,该结构可应用于JPEG2000图像编码芯片中.     

二维离散5/3小波变换并行VLSI结构设计

提出了一种基于提升算法的二维离散5/3小波变换(DWT)高效并行VLSI结构设计方法。该方法使得行和列滤波器同时进行滤波,采用流水线设计方法处理,在保证同样的精度下,大大减少了运算量,提高了变换速度,节约了硬件资源。该方法已通过了VerilogHDL行为级仿真验证,可作为单独的IP核应用在JPEG2000图像编、解码芯片中。该结构可推广到9/7小波提升结构。     

一种新的高速二维离散小波变换器结构

提出了一种应用于JPEG2000静态图像编码系统的二维离散小波变换(2D-DWT)单元的FPGA实现.分析了2D-DWT算法的特点,提出了一种直接进行二维小波变换的高速算法,克服了传统二维小波变换算法对存储器的频繁访问的缺点.同时,硬件结构具有较高的并行度和吞吐率;运用流水线技术,进一步提高了系统性能,每个时钟能输出4个小波系数.该结构对于N×N的图像,处理速度仅需要(N/2)2个时钟周期.设计经过FPGA验证,可用于实时图像压缩系统中.     

四核并行5/3提升离散小波变换的实现

研究了二维5/3提升结构离散小波变换的算法特点和电路架构。为了有效降低存储消耗并提高电路速率,提出一种流水线优化的四核并行处理架构,即由两个行处理核并行读入奇数行和偶数行数据,进行水平方向的一维离散小波变换,中间生成的高频系数和低频系数无需缓存,直接并行输入两个列处理核,进行垂直方向的一维离散小波变换。每个处理核都经过流水线优化,减少了关键路径。使用Xilinx的Sparten6-xc6slx150tFPGA实现。该架构时钟频率可达261MHz,转换N×N大小的图像仅需2 N的存储空间。     

一种低存储需求的二维DWT VLSI结构设计方法

为了减少基于提升的二维离散小波变换(DWT)VLSI结构设计中的片内存储需求,采用了一种新颖的调度方法,通过读取少量数据进行行滤波操作,并实现和列滤波的并行处理,有效地减少了片内存储容量.此外,行滤波和列滤波变换内部结构采用流水线设计方法,加快了运算速度,提高了硬件资源利用率,减小了电路的规模,并且这种基于提升的9/7离散小波变换二维结构很方便兼容5/3滤波器.经过Verilog HDL仿真验证,结果表明,在50MHz系统时钟下,采用9/7滤波器经3级分解,每秒钟可处理21帧大小为1280×1024×8bit的灰白图像.     

低功耗并行的提升式5/3二维离散小波变换的VLSI架构

离散小波变换需要较大的运算量和运算空间,为了提高JPEG2000图像压缩速度,提出一种基于提升算法的二维离散5/3小波变换的VLSI架构,这种结构同时进行行变换和列变换。文章对于VLSI架构的五大模块(行小波变换运算模块、两个列小波变换模块、FIFO寄存组和系统整体控制模块)的硬件实现给出了相应的方案。在Quartus II 7.2的平台下对于设计的该系统的时序仿真测试结果表明,综合分析后系统最小组合逻辑时延为7.142ns,可达到的最高频率为140.02MHz。时序仿真测试中当系统工作频率为100MHz,数据吞吐率达到773.944Mbit/s。     

JPEG2000中5/3离散小波多层变换FPGA实现研究

基于新一代图像压缩国际标准JPEG 2000,介绍一种快速、有效的多层5/3小波变换的VLSI设计结构,该方法使用两组一维变换实现,用移位-相加代替乘法操作,整体设计采用了流水线设计。利用双端口RAM和地址生成模块的调度完成小波变换的分裂、边界延拓工作,不需另外增加模块。二维离散小波变换滤波器结构的设计采用Verilog HDL进行RTL级描述,已经通过了FPGA验证,并可作为单独的IP核应用于图像编解码芯片中。     

JPEG2000小波变换器的VLSI结构设计

新一代静止图像压缩标准JPEG2000将离散小波变换(DWT)作为其核心变换技术,并推荐采用推举体制(lifting)快速算法来实现.空间组合推举体制算法(SCLA)大大降低了lifting的运算量.当选用9/7小波滤波器时,SCLA的乘法运算量只有lifting的7/12.本文提出了一种实现SCLA算法的VLSI结构,降低了基于lifting实现的运算量, 加快了变换的速度,减小了电路的规模.本文的二维正反小波变换器已经作为单独的IP核应用于我们目前正在开发的JPEG2000图像编解码芯片中.     

二维9/7小波变换VLSI设计

为了提高JPEG2000图像压缩速度,提出一种基于提升算法的二维离散9/7小波变换(DWT)Mesh结构的VLSI设计方案,利用这种Mesh结构的VLSI能够实现并行处理一个图像的所有像素点.这种并行处理的Mesh结构可提高小波变换电路速度,以及图像压缩的速度.     

整数5/3小波变换的VLSI结构设计

在JPEG 2000中,无损图像压缩是采用整数5/3小波变换实现的.JPEG 2000也给出了5/3小波基于提升方法的算法.对提升方法的整数5/3小波变换算法进行了研究,针对二维的变换提出一种VLSI结构.该结构由4个模块构成,模块之间并行运行,模块内部采用流水线技术.对多级变换,级间的运算还可交叉,体现了提升方法的优势,较大地提高了硬件效率.其主要优点是消耗资源少且运算速度高,同时也适用于其他整数小波变换.     

二维9／7小波变换VLSI设计

为了提高JPEG2000图像压缩速度,提出一种基于提升算法的二维离散9／7小波变换（DWT）Mesh结构的VLSI设计方案,利用这种Mesh结构的VLSI能够实现并行处理一个图像的所有像素点。这种并行处理的Mesh结构可提高小渡变换电路速度,以及图像压缩的速度。     

一种新型的样本并行JPEG2000编码器EB COT体系

提出了一种新型的用于JPEG2000的、基于样本并行(sample-parallel)的低时钟数EBCOT编码器体系,有效降低了处理时间.体系包括1个每周期完成4个样本编码的位平面编码器,和3个每周期完成2位比特编码的内容自适应二进制算术编码器.其中的位平面编码器在码通并行(pass-parallel)的基础上进一步并行了每列4位样本的编码操作.二进制算术编码器通过采用流水线技术来匹配位平面编码器的高吞吐量.     

JPEG2000中高速Tier1编码器的VLSI设计

提出并实现了一种用于JPEG2000编码芯片中高速Tier1编码器的并行流水结构。该编码器采用了双位平面并行编码、通道扫描的流水控制、状态变量实时产生电路以及列内并行上下文生成等技术,实现了一种0状态存储器的多并行流水位平面编码器;并行同步流水的多记号输入算术编码器以及不定算术编码周期下的多输入同步读取电路,使算术编码速度平均为1.3上下文编码记号对/时钟;对算术编码产生的压缩码流存储呈高效的宏流水线结构。该编码器在100MHz工作时钟下,最高编码速度为85M小波系数/s。用SMIC0.25μm工艺库综合时,门电路为6.3万门,片上存储器为26kb(码块大小32×32),关键路径为5.2ns。     

并行通道编码EBCOT中MQ编码器的硬件设计

提出了一种适用于JPEG2000标准中并行通道编码的Embedded Block Coding with Optimized Truncation （EBCOT）高速MQ编码器的硬件架构。首先对JPEG2000标准流程的标码流程选择和字节输出等流程进行改进,使之更适应于硬件实现,并提出一种区间重整时对前导零位数的更简洁的判断方法和电路实现,充分利用硬件并行性,提高了编码速度。进而提出了四级流水的MQ编码器硬件架构,有效提高了MQ编码速率,充分满足并行通道编码的要求。     

File format technology in JPEG 2000 enables flexible use of still and motion sequences

While there exist many different image file formats, the JPEG committee concluded that none of those formats addressed a majority of the needs of tomorrow's complicated imaging applications. Many formats do not provide sufficient flexibility for the intelligent storage and maintenance of metadata. Others are very restrictive in terms of colorspace specification. Others provide flexibility, but with a very high cost because of complexity. The JPEG 2000 file format addresses these concerns by combining a simple binary container with flexible metadata architecture and a useful yet simple mechanism for encoding the colorspace of an image. This paper describes the binary format, metadata architecture, and colorspace encoding architecture of the JPEG 2000 file format. It also shows how this format can be used as the basis for more advanced applications, such as the upcoming motion JPEG 2000 standard.     

Joint source/channel coding for image transmission with JPEG2000 over memoryless channels.

The high compression efficiency and various features provided by JPEG2000 make it attractive for image transmission purposes. A novel joint source/channel coding scheme tailored for JPEG2000 is proposed in this paper to minimize the end-to-end image distortion within a given total transmission rate through memoryless channels. It provides unequal error protection by combining the forward error correction capability from channel codes and the error detection/localization functionality from JPEG2000 in an effective way. The proposed scheme generates quality scalable and error-resilient codestreams. It gives competitive performance with other existing schemes for JPEG2000 in the matched channel condition case and provides more graceful quality degradation for mismatched cases. Furthermore, both fixed-length source packets and fixed-length channel packets can be efficiently formed with the same algorithm.     

MIJ2K: Enhanced video transmission based on conditional replenishment of JPEG2000 tiles with motion compensation

A video compressed as a sequence of JPEG2000 images can achieve the scalability, flexibility, and accessibility that is lacking in current predictive motion-compensated video coding standards. However, streaming JPEG2000-based sequences would consume considerably more bandwidth. With the aim of solving this problem, this paper describes a new patent pending method, called MIJ2K. MIJ2K reduces the inter-frame redundancy present in common JPEG2000 sequences (also called MJP2). We apply a real-time motion detection system to perform conditional tile replenishment. This will significantly reduce the bit rate necessary to transmit JPEG2000 video sequences, also improving their quality.The MIJ2K technique can be used both to improve JPEG2000-based real-time video streaming services or as a new codec for video storage. MIJ2K relies on a fast motion compensation technique, especially designed for real-time video streaming purposes. In particular, we propose transmitting only the tiles that change in each JPEG2000 frame. This paper describes and evaluates the method proposed for real-time tile change detection, as well as the overall MIJ2K architecture.We compare MIJ2K against other intra-frame codecs, like standard Motion JPEG2000, Motion JPEG, and the latest H.264-Intra, comparing performance in terms of compression ratio and video quality, measured by standard peak signal-to-noise ratio, structural similarity and visual quality metric metrics.