基于FPGA的JPEG XR圖像壓縮中LBT算法的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展及人們需求的提升，數(shù)字相機已經(jīng)可以捕捉到高動態(tài)范圍、色彩更豐富、細(xì)節(jié)更逼真的圖像。但原始圖像一般較大，有些甚至上GB，這對存儲設(shè)備及圖像傳輸產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)。解決這一問題的一個有效手段就是利用圖像中的冗余信息對圖像進行壓縮。而變換編碼是圖像壓縮中一種非常有效且常用的方法。聯(lián)合圖像專家小組在2007年發(fā)布了最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG XR(JPEG Extended Range)，其核心變換算法為重疊雙正交變換(Lapp

2、ed Biorthogonal Transform，LBT)。它是一種基于離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)的頻域變換，且由于其對相鄰塊間的數(shù)據(jù)進行了濾波操作，所以能夠有效抑制圖像重建后產(chǎn)生的塊效應(yīng)?；诂F(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammable Gate Array, FPGA)進行系統(tǒng)設(shè)計，能夠利用FPGA并行操作等硬件特性來滿足圖像高速處理的需求。
　　本文設(shè)計了基于FPGA

3、的JPEG XR圖像壓縮中LBT算法的一種實現(xiàn)方法，利用Digilent公司的Genesys FPGA開發(fā)板作為硬件平臺，且利用VmodCAM圖像采集板進行外部圖像采集，并對所采集到的圖像進行重疊雙正交變換，最后系統(tǒng)將變換后的系數(shù)通過UART口發(fā)送到PC機，以供算法正確性驗證與系統(tǒng)調(diào)試使用。整個系統(tǒng)主要包括兩部分:前端圖像采集和LBT變換計算。其中，前端圖像采集部分主要包括:圖像采集、圖像緩存、圖像顯示三個功能模塊。系統(tǒng)首先通過Vmod

4、CAM采集板采集圖像，并將圖像存儲到圖像緩存模塊中，再利用顯示模塊將所采集圖像通過VGA接口顯示在顯示器上以驗證前端圖像采集系統(tǒng)的正確性。LBT變換計算主要包括:濾波操作(Photo Overlap Transform，POT)和核心變換(Photo Core Transform，PCT)兩個功能模塊。POT和PCT則是由哈達瑪變換、旋轉(zhuǎn)、縮放等一些基本操作模塊組合得到。由于資源限制，系統(tǒng)進行LBT變換計算的是前端所采集圖像的一部分(3