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1、華中科技大學碩士學位論文MQ算術編碼器的IP軟核設計姓名：楊海東申請學位級別：碩士專業(yè)：模式識別與智能系統(tǒng)指導教師：田金文;譚毅華20060428摘要隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術的進步，信息技術得到了飛速的發(fā)展。隨著人們追求更高質(zhì)量的多媒體信息，信息的傳遞受限于信息傳輸線路的帶寬，大容量的信息往往無法及時傳遞；信息的存儲受限于存儲設備的容量。在這種情況下，原有的JPEG標準已經(jīng)不能滿足越來越高的對靜態(tài)圖像壓縮標準的要求。JPEG2000標準是由聯(lián)合圖像專家組在2001年1月推出的新一代數(shù)字圖像壓縮標準。JPE
2、G2000不僅比現(xiàn)有的JPEG標準有更好的壓縮效果，并且提供很多新的特性。JPEG2000支持質(zhì)量可伸縮性、分辨率可伸縮性、感興趣區(qū)域編碼，并且在同一框架中同時支持無損和有損壓縮。在整個JPEG2000系統(tǒng)中，MQ算術編碼器越來越成為整個系統(tǒng)的瓶頸所在，而由于MQ編碼算法固有的串行性，使得硬件實現(xiàn)時不易采用流水線結構，數(shù)據(jù)吞吐量難于提高。為此，首先分析了JPEG2000標準中MQ編碼算法的軟件流程，在總結前人研究的基礎上，對MQ編碼算法進行了相應的修改以適應硬件實現(xiàn)，提出一種采用四級流水線的MQ編碼器硬
3、件結構。該硬件結構能夠每個時鐘周期處理一對輸入數(shù)據(jù)(CX,D)，真正實現(xiàn)完全流水，增加了編碼器的數(shù)據(jù)吞吐量。該結構采用硬件描述語言實現(xiàn)，經(jīng)過仿真驗證功能正確。實驗結果表明編碼器在Altera的EP1S25B672上最高運行速度能夠達到60MHz，共占用了1620個LE資源。本設計以較少的資源，實現(xiàn)了較大的數(shù)據(jù)吞吐量，具有一定的實用價值。論文最后，給出了全文研究工作的總結，并對未來的研究工作進行了展望。關鍵詞：JPEG2000；圖像壓縮；二進制算術編碼；流水線IAbstractWiththeadvance
4、mentofnetworkandmultimediatechnology,informationtechnologyhasgreatdevelopment.Peoplelookforwardtomorequalifiedmultimediainformation.Butthetransferofinformationislimitedbythebandwidthoftransferline.Andtherestoreofinformationislimitedbythecapacityofmemory.
5、SoJPEGstandardisnotabletoaffordtherequirementofstillimagecompressionanymore.JPEG2000isanewimagecompressionstandard,developedundertheauspicesofIOS/IECJTCI/SC29/WG1inJanuary,2001.ComparedwithJPEGstandard,theJPEG2000standardnotonlyhasbettercompressionperfor
6、mance,butalsohasmanyexcellentfeatures.JPEG2000providesqualityscalability,resolutionscalability,regionofinterest(ROI)coding,andsupportsbothlossandlosslesscodinginthesameframework.ThebottleneckoftheJPEG2000systemresultsfromthethroughputoftheMQarithmeticcod
7、er.Sincetheencodingproceduresareinherentlyserialprocesseswithhighdependency,arithmeticcodingisverydifficulttobepipeline,andthethroughputislow.WefirstanalyzethesoftwareflowofMQ-codingalgorithminJPEG2000standard,onthebasisofpredecessor’sresearch,andwemodif
8、iedsomeoperationstosuithardwareimplementation.Thenweproposedthefourstagespipelinearchitecture.Theproposedarchitectureisfullypipeline,andallalgorithmsofMQ-coderareexecutedinoneclockcycle,sothroughputwasincreased.Thisarchite
