JPEG2000图像数据压缩编码系统的设计与实现

摘要

如今，数字图像在人们生活中的应用越来越广泛，由于原始图像数据量比较大，因此数字图像压缩技术日益成为图像应用的一个核心环节。在数字图像压缩领域，于1992年推出的JPEG标准应用比较广泛，但目前它己无法满足人们对压缩性能的更高要求，因此JPEG组织推出了新一代图像压缩标准JPEG2000。 JPEG2000图像数据压缩编码器的实现方式多种多样，可以基于FPGA、DSP和专用编码芯片等。前两种实现方式，不仅需要对JPEG2000标准以及FPGA或DSP原理和工作方式有很深的理解，而且还需要花费大量的时间对算法进行优化。而基于专用芯片的实现方式，不仅实现简单，而且技术成熟可靠，目前这方面的芯片有美国ANALOG DEVICES公司的ADV202等。 本课题就是要设计与实现一种基于ADV202的JPEG2000图像数据压缩编码系统。通过该系统，我们可以将PAL制式的标清电视信号转变成数字信号，然后进行JPEG2000压缩编码，最后把压缩图像数据传送到主机。由于目前国内对ADV202的应用研究还比较少，所以本文将较详细的介绍系统的硬件结构和软件开发过程，以供广大开发人员参考。 另外，本文还给出MJPEG2000的实现方案，对标清电视信号JPEG2000解码系统，高清电视信号JPEG2000编解码系统的实现也作了简单的介绍。 实验结果表明，本文所设计的JPEG2000图像数据压缩编码系统可行。系统不仅结构灵活，而且通过主机软件可以对JPEG2000编码参数进行灵活的配置，可以支持高达6级的9/7和5/3小波变换，支持有损和无损压缩，支持多种码流速率控制算法以及多种渐进顺序，可以满足多种应用的需要。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1 JPEG2000概述

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要内容

第2章JPEG2000图像数据压缩原理

2.1 DC电平位移

2.2分量变换

2.2.1可逆分量变换(RCT)

2.2.2不可逆分量变换(ICT)

2.3样本数据划分

2.3.1参考网格上的图像区域

2.3.2图像区域的填充块分割

2.3.3对分辨率层次(等级)划分与子带分裂

2.3.4对子带代码块的划分

2.4小波变换

2.5量化

2.5.1不可逆过程

2.5.2可逆过程

2.6 EBCOT算法

2.6.1嵌入式码块

2.6.2质量层与结构

2.6.3位平面的编码过程

2.7算术编码器

第3章JPEG2000图像数据编码系统的硬件设计

3.1系统的整体设计思想

3.2系统硬件各部分电路设计

3.2.1 SDTV视频解码芯片ADV7181B设计

3.2.2 ADV202的设计

3.2.3 DSP系统设计

3.2.4电源及复位电路设计

3.2.5系统时序控制电路设计

第4章JPEG2000图像数据编码系统的软件设计

4.1 FPGA程序的设计

4.1.1系统寄存器设计

4.1.2 ADV202的接口程序设计

4.1.3 I2C模块设计

4.2 DSP程序的设计

4.2.1 TMS320C6416的初始化

4.2.2 ADV7181B的初始化

4.2.3 ADV202的初始化

4.3主机程序的设计

第5章试验结果分析及展望

5.1板卡实物图

5.2实验结果分析

5.3功能扩展

5.3.1 MJPEG2000编码器

5.3.2标清JPEG2000解码系统

5.3.3高清电视信号JPEG2000编解码系统

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文