小波圖像-視頻壓縮算法及其VLSI實現(xiàn)體系研究.pdf

1、本論文圍繞小波圖像/視頻壓縮算法的VLSI實現(xiàn)體系問題，從三個方面開展了研究。 1)在基于提升的小波變換和嵌入式小波編碼的專用硬件加速體系方面 (1)提出了采用比例因子移除結合量化補償?shù)姆椒▽S9/7小波的提升系數(shù)進行整形化處理。此方法在圖像質量、電路面積和延時等方面綜合表現(xiàn)較優(yōu)。提出了采用對角形的片上塊存儲器組織方式，并采用流水線技術設計了四路數(shù)據(jù)并行的一維小波變換數(shù)據(jù)通路結構，在此基礎上提出采用行—列模式實現(xiàn)二維小

2、波變換的體系。此體系可支持JPEG20005/3和9/7兩種小波，獲得了較高的數(shù)據(jù)吞吐能力，并且可以節(jié)省熵編碼所需的碼塊存儲器。提升系數(shù)的整形化方法和存儲器組織方法對于其它小波變換的專用硬件加速實現(xiàn)具有參考價值。 (2)分析了典型的嵌入式編碼算法，如EZW、SPIHT和EBCOT，認為EBCOT相對易于實現(xiàn)硬件加速，且具有較好的壓縮性能。提出了三碼通和一列四個樣本雙并行的位平面編碼加速體系。研究了不同的碼通編碼時算術編碼并行的規(guī)

3、律性，并利用這種并行規(guī)律與流水線技術設計了算術編碼器加速體系。實現(xiàn)了算術編碼模塊與位平面加速模塊計算均衡。所提出的EBCOT專用硬件加速體系與其它體系相比，降低了50％以上編碼時間。 2)在基于提升的小波變換和嵌入式小波編碼的專用指令加速體系方面 (1)利用基于提升算法的小波變換的規(guī)則性，從專用指令加速的角度研究基于提升算法的小波變換加速，并設計了滿足4路并行的提升加法指令和體系。所設計的專用指令可以適用于多種小波變換。

4、 (2)提出了四條可變長解碼專用加速指令和加速指令數(shù)據(jù)通路體系，總結了碼字分組和可變長解碼加速指令結合的編程方法。采用提出的專用指令和編程方法，能顯著提升可變長解碼的速度，而且編程靈活，滿足諸如MPEG2、MPEG4和H.264等標準的可變長解碼算法的應用。 3)結合碼率、失真度與計算復雜度關系的算法研究方面 (1)提出了簡化的失真估計方法，面向三碼通并行的斜率調整方法和實時動態(tài)斜率門閘生成方法。新的失真估計方法

5、引起的圖像質量下降很小，減少了存儲器訪問次數(shù)和查找表大小。提出的實時碼率控制算法與其它算法相比，具有較低的計算復雜度和占用較少的存儲面積，重建的圖像質量較好。在低比特的情況下，采用實時碼率控制算法可以節(jié)省50％以上的熵編碼時間。 (2)為了除去低比特壓縮的圖像的方塊效應，利用極大值提升小波在變換域中，低頻系數(shù)保持原信號的極大值而高頻系數(shù)可反映信號瞬變的特性，提出基于極大值提升小波的后去塊濾波算法。實驗表明該算法能夠顯著改善圖像的