基于JPEG2000二进制算术编码器的研究与设计

摘要

随着计算机和数字通信技术的迅速发展，通信的带宽和容量受限，图像和视频的编码和压缩成为研究的热点。算术编码作为一种重要的熵编码方法，具有卓越的编码性能，在任何情况下，它的平均码长都能逼近信源的熵。因此，算术编码的研究越来越受到重视，并已被纳入许多图像和视频国际标准中。 JPEG2000是联合图像专家组于2000年12月通过的新一代静止图像压缩标准。它不仅提供了超越JPEG的压缩性能，更提供了一系列丰富的功能，以满足对图像编码技术日益增长的需求。它采用上下文自适应的二进制算术编码进行熵编码运算，MQ编码器是该算术编码的具体实现形式。 本文详细深入的研究了算术编码的原理，探讨了无乘法器的二进制编码形式、条件交换机制和自适应概率估计等重要概念。通过分析MQ编码中的关键运算细节并优化算法，在给出一种一个时钟周期处理1位符号的三级流水线MQ编码器实现结构的基础上，为了达到更高吞吐率的要求，本文探讨了2个符号的并发编码，就设计中的难点进行分析，并提出相应的解决策略，最终实现了一种4级流水线的2个符号并发编码架构。 本文采用Verilog硬件描述语言对提出的结构进行寄存器传输级描述，并完成了功能上的仿真验证，给出了仿真结果。性能比较分析结果显示，第一种结构工作频率为200MHz，消耗7486逻辑门；本文给出的2个符号并发编码的结构，工作频率达到143MHz，消耗12547逻辑门，它能满足高吞吐率的要求，在1秒中内可处理约47×106灰度图像象素，更好的匹配并行结构的位平面编码器。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章算术编码原理

第3章MQ编码器

第4章JPEG2000中MQ编码器的VLSI实现

第5章仿真与分析

第6章全文总结

参考文献

致谢