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静止图像编码器的实现结构研究

【摘要】:基于小波变换的内嵌编码技术已成为当前静止图像编码领域的主流,其中主要的内嵌编码算法有基于分层树集合分割排序(Set Partitioning in Hierarchical Trees,SPIHT)算法和优化截取的内嵌码块编码(Embedded Block Coding with Optimized Truncation,EBCOT)算法。这两种算法均具有码流可随机获取以及良好的恢复图像质量等特性,因此成为实际应用中首选算法。随着对图像编码技术需求的不断增长,尤其是在军事应用领域如卫星侦察等方面,这些优秀的编码算法亟待转换为可应用的硬件编码器。 在静止图像编码领域,高性能的图像编码器设计一直是相关研究人员不懈追求的目标。本文针对静止图像编码器的设计作了深入研究,并致力于高性能的图像编码算法实现结构的研究,提出了具有创新性的降低计算量、存储量,提高压缩性能的算法实现结构,并成功应用于图像编码硬件系统中。本文主要的工作成果可以概括如下: 1.提出了一种基于行的实时提升小波变换实现结构。该结构同时处理行变换和列变换,并且在图像边界采用对称扩展输出边界数据,使得图像小波变换时间与传统的小波变换相比提高了将近2.6倍,提高了硬件系统的实时性。该结构还合理地利用和调度内部缓冲器,不需要外部缓冲器,大大降低了硬件系统对存储器的要求。 2.提出了一种比特平面与编码过程全并行处理的EBCOT编码实现结构。通过分析指出了不仅每一个编码比特平面,而且对应编码过程的编码信息可以同时获得,从而给出了比特平面与编码过程全并行处理的块编码方法和实现的VLSI结构。 3.提出了一种采用深度优先搜索流处理的比特平面并行SPIHT编码结构。在该编码结构中,空间定位生成树采用深度优先遍历方式,比特平面同时处理极大地提高了编码速度。 4.提出了一种低复杂度的光谱图像压缩编码算法,并设计实现了该算法的硬件系统。该系统可应用于我国探月计划和光谱图像压缩的硬件研制方案中。 5.设计实现了一套适合于卫星图像传输并符合JPEG2000标准的硬件编码器。该编码器采用了比特平面与编码过程全并行处理的EBCOT编码算法,大大提高了系统处理速度,并且该编码器提供通用接口,可以很方便地与其他系统连接。

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