JPEG2000 MQ编码算法的优化和FPGA实现-论文.pdf

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1、jijl磐擘叠臣JPEG2000MQ编码算法的优化和FPGA实现*何国栋、，王芸’，杨凌云’。谢小娟’，桂岳(1．安徽师范大学物理与电子信息学院，芜湖241000；2．合肥华开源恒信息技术有限公司)摘要：MQ编码是一种无损数据压缩技术，已被JPEG2000标准采用，其高复杂度成为JPEG2000系统实现的速度瓶颈。本文在分析MQ编码算法软件流程的基础上提出了一种优化的基于流水线处理的MQ编码算法；并利用XilinxFPGA的可编程特性详细地将此算法模块化，最后实现仿真验证。结果表明，该算法在有限资源消耗情况下最高运算时钟频率可达89．

2、8MHz，算法对于压缩速度要求严格的JPEG2000实现具有一定实用价值。关键词：MQ编码；流水线；现场可编程门阵列中图分类号：TN919．3文献标识码：AMQEncoderAlgorithmOptimizationandImplementationonFPGAforJPEG2000HeGuodong，WangYun，YangLingyun，XieXiaojuan，GuiYue(1．TheCollegeofPhysicsandElectronicInformation，AnhuiNormalUniversity，Wuhu241000，

3、China；2．HefeiHuaHengInformationTechnologyCo．，Ltd．)Abstract：MQencodingisalosslessdatacompressiontechnique．IthasbeenadoptedbyJPEG2000standard，butitshighcomplexitybe—comesaspeedbottleneckinJPEG2000systemimplementation．OnthebasisofsoftwareprocessofMQencodingalgorithm，anopti

4、mizedMQencodingalgorithmbasedonpipelineprocessingisproposed．ThealgorithmismodularizedusingXilinxFPGA．Testresultsindicatethatthemaximumclockfrequencyis89．8MHzunderlimitedresourceconsumption．ThealgorithmhassomepracticalvalueforJPEG2000implementationdemandinghighcompressio

5、nspeed．Keywords：MQencoder；pipeline；fieldprogrammablegatearray引言1MQ编码原理及FPGA实现JPEG2000是新一代静止图像压缩标准]，通过多项MQ编码属于JPEG2000中的Tierl编码，原始图像创新技术的引入，JPEG2000可以提供比JPEG更优质的小波变换后的数据经量化后以码块为单位，首先根据数据压缩效果和更多的新功能。MQ算术编码器是一种基于位宽被划分为一系列的位平面，通过位平面编码的通道扫上下文的自适应二进制算术编码器，作为JPEG2000的关描生成上下文；然

6、后MQ编码器将上下文CX与原始数据键技术之一，具有比传统Huffman编码好的压缩性能，但D编码生成压缩码流CD。图1是MQ编码输人／输出数频繁的重归一化和串行处理也使得软件实现JPEG2000据图。效率很低。随着高性能的FPGA发展和大分辨的图像压EBCOT缩需求不断增加，JPEG2000高速硬件处理已成必然。为了满足MQ编码的高速处理，专家们对MQ编码硬件实现进行了研究，提出了一些有效方案。本文对-匦朗—CD厂I．Tie]r2卜标准的MQ算法进行梳理，在MQ编码的反馈和循环、区间更新条件判断方面提出优化，并对MQ编码进行模块图1M

7、Q编码输入／输出数据图化划分，详细实现了一种基于流水线处理的MQ编码FP—MQ编码器工作流程为：首先根据上下文CX查找上GA架构。下文状态表(I表)，找出当前概率索引值I(CX)以及大概*基金项目：1．安徽省高校省级自然科学基金(项目编号：KJ2011Z138)率符号MPS。接着，根据当前概率索引值I(CX)，查找概2．安徽师范大学校青年基金(项目编号：2009xqn64)。率估值表，得到qe、NMPS、NLPS和SWITCH值。然后敬请登录网站在线投稿2014年第9期《平方机嵌入式系碗应冈》35臃●技●术?—纵7横___根据当前区间

8、的概率间隔A、编码字符串C、原始数据D以及Qe综合判断，比较进行A、C和I的更新。为使A始终保持在0．75～1．5，当A<0．75时，采用重归一化策略，即A、C同时左移加倍，以保证概率间隔足够大。最后，为防止重归一化造成