基于隨機計算的高性能DCT算法研究.pdf

1、近年來，隨著多媒體技術及實時通信技術的廣泛應用，圖像及視頻的傳輸和存儲效率對通信系統(tǒng)實時性及可靠性的影響日益顯著。目前，大多數(shù)的圖像及視頻數(shù)據(jù)是以壓縮的形式存放和傳輸?shù)?，如JPEG、MPEG等。而在JPEG和MPEG的編、解碼過程中，DCT及IDCT計算量占編、解碼過程的40％。因此，DCT算法的計算效率對壓縮編碼算法性能具有較大的影響。本文提出了一種新的DCT計算模式，將隨機計算(Stochastic Computation)理論與蝶

2、形快速DCT算法相結合，提高DCT算法的計算效率，減少計算能耗。隨機計算中數(shù)值以一個隨機0，1比特序列中1所占的比例來表示，序列中每一個比特位的權重相同即為無權重表征。在此數(shù)據(jù)表征系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)間的運算可以簡化為簡單的邏輯門運算。例如，在隨機計算中乘法只需要1個與邏輯門即可實現(xiàn)，而在二進制浮點計算中需要30個邏輯門才能完成。在此基礎上，將隨機計算應用于DCT變換中可以很好的降低DCT計算能耗。
　　 本文立足于隨機計算理論，結合蝶

3、形快速DCT變換特點，對隨機計算在DCT蝶形快速計算中的實現(xiàn)進行了深入的研究。其中主要包括以下三方面的研究:
　　 1)圖像信息映射到概率域隨機序列算法的研究:隨機計算中數(shù)據(jù)以一個0，1隨機序列表示且其0，1比特的位置是隨機分布的。因此，隨機計算實現(xiàn)的基礎是將圖像數(shù)值信息轉換為概率域中0，1隨機序列，并且使得每個隨機比特序列之間具有較好的獨立性，這也是隨機計算能用簡單邏輯門運算代替復雜浮點計算的關鍵。本論文針對圖像數(shù)據(jù)轉化為0，

4、1隨機序列的一系列算法進行了研究，其中包括:圖像歸一化算法，m偽隨機碼產生算法，Gold隨機數(shù)產生算法等。
　　 2)隨機計算數(shù)學模型的構造研究:對現(xiàn)有兩種隨機計算運算模型進行詳細介紹，并搭建實驗平臺將其應用于一維DCT變換，對實驗結果進行分析。結合測試結果，分析現(xiàn)有模型在具體DCT算法實現(xiàn)中存在的問題。在此基礎上，改進隨機計算基本運算數(shù)學模型，包括改進加法器，乘法器，構建減法器等。
　　 3)基于改進隨機計算的DCT算