JPEG2000算法的VLSI实现及系统集成

【摘要】：随着多媒体技术和互联网的快速发展,信息量越来越大,给有限的存储空间和传输带宽带来了困难,因而需要对数据进行有效的处理和压缩。JPEG2000是ISO最新提出的图像编码算法,具有较好的压缩效率,并且能实现质量和分辨率的累进传输,非常适合网络传输,因而具有广阔的应用前景。论文在详细研究JPEG2000的核心编码部分(Part-1)的基础上,提出了一种低缓存、全集成的JPEG2000编解码器的VLSI架构。首先,采用MATLAB语言对JPEG2000的算法进行了软件实现,并对硬件设计进行了Verilog实现。在离散小波变换的VLSI实现中,采用了行-列基的二维离散小波变换VLSI架构,并提出了一种正反向小波变换均可复用的一维离散小波变换的VLSI架构;在位平面编码的硬件实现中,采用了一种特殊的中间缓存架构,数据和通道跳过的加速方法大大减少了缓存读取和处理时间;在算术编解码器的硬件实现中,提出了一种重整化和读写I、Q表并行操作的流水线架构:在打/解包模块的硬件实现中,采用了量化作为码率控制策略,实现了EBCOT Tier-2编码的硬件集成。最后,整个JPEG2000 Codec硬件系统在Xilinx公司的VirtexE 1000e FPGA上验证通过,并作为数码相机专用芯片的一部分分别在TSMC0.25um和SMIC 0.18um CMOS数字工艺进行流片,测试功能正确,能满足数码相机等消费类电子产品的要求。论文另一个研究重点是数码相机系统架构的设计。论文分析了SoC设计的定义、架构和流程,讨论了其中三个核心部件:微处理器、IP核设计和片上总线。并提出了一种基于AMBA总线的数码相机系统的SoC架构。论文最后给出了工作的总结和对未来工作的展望。

【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP391.41

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	【引证文献】
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前1条

1	林柏林;骆婷;;JPEG2000 5/3小波硬件实现研究[J];湖北第二师范学院学报;2010年08期

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前2条

1	刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
2	王仁龙;基于小波变换的雷达图像压缩技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

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前4条

1	戴文伯;基于FPGA的JPEG2000 5/3提升小波研究与实现[D];武汉理工大学;2007年
2	陈智德;JPEG2000解码与播放系统的研究与设计[D];浙江大学;2008年
3	房琼;JPEG2000芯片设计及仿真方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
4	姜博;基于FPGA的图像编码研究与实现[D];大连海事大学;2012年

	【参考文献】
	【参考文献】

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前1条

1	黎宝峰,陈杰,颜永红;适于SoC的统一设计语言SystemVerilog[J];半导体技术;2003年12期

	【共引文献】
	【共引文献】

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前10条

1	李祥阳;严洁;;往复机构混沌振动响应特征辩识[J];四川有色金属;2010年02期
2	延明;;基于FPGA的视频监控系统的防抖动研究[J];安防科技;2007年09期
3	何玉东;刘涛;;基于FPGA的离散傅立叶变换[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年02期
4	周鸣争,李华,汪军;基于软阈值小波痕迹图像去噪算法及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
5	王素华,张伟林;斜拉桥斜索损伤分析中的小波变换研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
6	许芹;袁小平;许金林;;基于奇异值分解的指纹图像增强[J];安徽科技学院学报;2010年02期
7	刘冬梅;方立铭;程桂平;张晶;;基于邻域的小波系数阈值医学图像去噪研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年03期
8	董立文,贾朱植,谢元旦,王萍;一种基于小波变换的图像去噪方法[J];鞍山科技大学学报;2004年03期
9	贾朱植,董立文,董勃,谢元旦;Fourier变换和Gabor变换与小波变换的比较研究[J];鞍山科技大学学报;2005年01期
10	高国伟;谢元旦;王宇;;一种基于小波包变换和中值滤波的球团矿图像去噪方法[J];鞍山科技大学学报;2006年01期

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前10条

1	朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2	刘营;郝燕玲;王仁龙;;一种离散小波变换的优化并行硬件结构[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3	郝仁剑;张婷;李佳洪;罗马思阳;;基于DM643自动追踪系统的设计及图像处理算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4	尚丽娜;高广春;赵胜颖;;三级提升小波变换的硬件实现[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
5	张肃;于远航;张宇;王文生;;小波变换在微光目标探测与识别中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
6	张龙;何晶;许信玉;;H.264解码器中反变换的硬件实现[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
7	孟鸿鹰;王志华;;基于推举体制的小波构造方法[A];第九届全国信号处理学术年会（CCSP-99）论文集[C];1999年
8	韩建涛;王书宏;陈曾平;;基于灰度形态学的可见光弱小目标检测[A];第十二届全国信号处理学术年会（CCSP-2005）论文集[C];2005年
9	陈杰;刘松林;宇超群;;一种改进的基本矩阵鲁棒估计算法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
10	陈大科;韩九强;;5/3提升小波变换及逆变换的FPGA设计方法[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年

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前10条

1	刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
2	王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
3	宋国明;基于提升小波及SVM优化的模拟电路智能故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2010年
4	鲁志波;医学图像增强与插值的算法研究[D];解放军信息工程大学;2007年
5	赖军臣;基于病症图像的玉米病害智能诊断研究[D];石河子大学;2010年
6	杨族桥;DEM多尺度表达研究[D];武汉大学;2009年
7	何涛;基于几何特征的机械产品图像测度研究[D];华中科技大学;2011年
8	张志勇;存储式活塞稳态温度测量装置的研究[D];华中科技大学;2011年
9	魏伟一;非均匀光照图像的灰度校正与分割技术研究[D];兰州理工大学;2011年
10	冯铁男;基于小波的蛋白质相互作用网络的研究[D];上海大学;2011年

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前10条

1	吕琛;基于FPGA的数字音频编解码系统的研究[D];安徽工程大学;2010年
2	饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年
3	张博;高动态卫星定位接收机扩频信号同步技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
4	田键;磁粉检测系统中图像增强的方法研究[D];长春理工大学;2010年
5	韦建威;基于OMAP5912的准在线故障诊断系统软件平台关键技术研究[D];郑州大学;2010年
6	吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
7	陈欣欣;基于CT图像的血管分割[D];郑州大学;2010年
8	刘振飞;图像预处理算法的硬件实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9	林华云;蒸汽发生器检修机械臂的视觉测量研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10	舒宇;GPS软件接收机基带处理算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2010年

	【同被引文献】
	【同被引文献】

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前10条

1	肖创柏;付博;欧阳可里;邬鹏;;Feig DCT算法的矩阵分析与改进[J];北京工业大学学报;2007年09期
2	杨珂,刘明业;JPEG 2000标准下二维离散小波变换高速VLSI结构设计[J];北京理工大学学报;2005年05期
3	赵楠楠;孙红星;徐心和;;改进的基于提升格式的DWT硬件实施方案[J];东北大学学报;2006年06期
4	康志伟;李珊珊;何怡刚;刘劲;;基于遗传算法的EBFB小波滤波器优化设计[J];电工技术学报;2006年11期
5	马立新;孙文强;;高速船碰撞危险模型[J];大连海事大学学报;2006年03期
6	孟军,魏同立;一种新型基于提升算法的二维离散小波变换结构的实现[J];电路与系统学报;2003年06期
7	祝宁,叶念渝;JPEG图象文件格式的分析及应用[J];电脑与信息技术;1999年03期
8	张晓娣,刘贵忠,曾召华,张旭;JPEG2000图像压缩编码系统及其关键技术[J];电视技术;2001年08期
9	王立;JPEG2000标准的核心算法及最新进展[J];信息技术与标准化;2005年10期
10	兰旭光,郑南宁,梅魁志,刘跃虎;JPEG2000并行阵列式小波滤波器的VLSI结构设计[J];电子学报;2004年11期

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前10条

1	蔡灿辉;多描述编码与互联网视频传输技术的研究[D];天津大学;2003年
2	孙文军;基于整数小波变换的全色遥感图像压缩技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2003年
3	马大玮;小波图像压缩编码算法及应用研究[D];重庆大学;2002年
4	蒋鹏;小波理论在信号去噪和数据压缩中的应用研究[D];浙江大学;2004年
5	毛玉星;小波域图像与视频压缩算法及应用研究[D];重庆大学;2003年
6	朱珂;基于JPEG2000的静态图像压缩算法及VLSI实现的结构研究[D];复旦大学;2004年
7	周荣政;数码相机处理器设计及系统集成研究[D];复旦大学;2004年
8	丁绪星;基于整数小波变换的图像编码研究与实现[D];南京理工大学;2004年
9	刘雷波;JPEG2000静止图像压缩关键技术研究及VLSI实现[D];清华大学;2004年
10	邓家先;遥感图像编码技术研究[D];西安电子科技大学;2004年

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前10条

1	庄怀宇;JPEG2000中小波变换与T_2编码器研究与实现[D];西安电子科技大学;2004年
2	曹斌;图像编码中基于行的小波变换的VLSI实现[D];西安电子科技大学;2005年
3	杜生海;二维离散小波变换的FPGA实现[D];湖南大学;2005年
4	王纲毅;基于提升机构的二维离散小波的FPGA设计[D];华中科技大学;2005年
5	杨明;基于提升算法离散小波变换的硬件设计与实现[D];合肥工业大学;2006年
6	丁媛媛;基于小波变换的图像压缩编码算法的研究与VLSI设计[D];吉林大学;2006年
7	马涛;JPEG2000的并行结构EBCOT编码研究及FPGA实现[D];中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）;2007年
8	姜淼;离散余弦变换IP核的设计与研究[D];华东师范大学;2008年
9	马剑钊;基于FPGA的JPEG编码算法的优化设计与硬件实现[D];中南大学;2008年
10	徐龙;基于DE2平台的JPEG编码器设计[D];天津大学;2008年

	【二级引证文献】
	【二级引证文献】

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前2条

1	肖军;肖本贤;陶运超;赵梅玲;;基于FPGA和CIS的纸币图像采集及5/3提升小波图像处理方法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年08期
2	胡建;王黎;;基于FPGA的小波提升变换实现[J];微计算机信息;2010年23期

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前8条

1	彭娅利;基于FPGA的图像数字水印算法研究与设计[D];西南交通大学;2011年
2	王威;数字图像篡改盲取证技术研究[D];宁波大学;2011年
3	文化;图像检索的算法的研究[D];江南大学;2008年
4	冯彬;基于小波理论的图像非线性处理研究[D];中南大学;2010年
5	杨俊;JPEG2000编码算法优化及硬件实现技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6	张娜;JPEG2000并行编码算法及压缩感知图像编码算法的实现[D];海南大学;2012年
7	王海荣;JPEG-LS多路并行译码算法的硬件实现[D];海南大学;2010年
8	李金佳;JPEG2000中的MQ编码器及其自适应调度系统的VLSI实现[D];西安电子科技大学;2012年

	【二级参考文献】
	【二级参考文献】

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前2条

1	金湘亮,陈杰,郭晓旭,仇玉林;基于IP核复用技术的SoC设计[J];半导体技术;2002年04期
2	刘珂,郑学仁,李斌;软硬件协同设计语言System C在SoC设计中的应用[J];半导体技术;2002年04期

	【相似文献】
	【相似文献】

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前10条

1	黄志立;庞博;;基于JPEG2000的雷达卡技术研究[J];工业控制计算机;2010年03期
2	黄思齐,杨鲁平,刘桥;JPEG2000的5/3离散小波变换FPGA硬件实现[J];贵州大学学报(自然科学版);2004年04期
3	宋涛,郭树旭,李伟;JPEG2000及其编码系统的实现[J];现代电子技术;2005年09期
4	王芳;汪伟;;JPEG2000图像压缩标准及其应用[J];光盘技术;2006年01期
5	刘方敏 ,吴永辉 ,俞建新;JPEG2000图像压缩过程及原理概述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年10期
6	杨燕翔,吴全玉;谈目前最新静止图像压缩编码技术—JPEG2000[J];信息技术;2004年10期
7	刘文怡;鲁林;;JPEG2000核心算法的改进及实现[J];机械工程与自动化;2010年02期
8	王超;;二维离散小波变换高效低存储VLSI架构设计[J];计算机应用研究;2010年09期
9	马天;施建平;;适合于JPEG2000压缩标准的数字水印算法研究[J];科学技术与工程;2006年14期
10	潘志红;邵明刚;;一种基于JPEG2000的数字水印方案[J];北京联合大学学报(自然科学版);2009年03期

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前10条

1	孙飞;郑松峰;孙亚楠;郑南宁;;一种高效的面向JPEG2000的二维DWT的VLSI设计[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
2	刘茂英;;数字电影JPEG2000解码器算法及其优化研究——JPEG2000编解码技术及其在数字电影中的应用及实现研究之三[A];2011中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2011年
3	刘畅;钟光明;石小田;胡杰威;刘健华;;解剖标本数码摄影技巧[A];全国解剖学技术学术会议论文集[C];2007年
4	黄思齐;杨鲁平;刘桥;;一种适合JPEG2000的5/3离散小波变换硬件系统结构[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
5	刘文静;黄耀熊;陈兴尧;高宗波;袁志坚;周平;;借助移相法采用多部CCD数码相机提高帧率的技术[A];第十次中国生物物理学术大会论文摘要集[C];2006年
6	王书晓;;基于数码相机的图像亮度测量技术误差分析[A];中国照明论坛——城市照明节能规划、设计与和谐发展科技研讨会专题报告文集[C];2009年
7	顾冰;袁壮兵;张昕;詹庆旋;;用数码相机测量场景亮度分布的实验研究[A];’2002城市夜景照明及体育运动场馆照明技术研讨会专题报告文集[C];2002年
8	韩成春;肖理庆;邵晓根;石松隆和;;基于数码相机和PC的三维图像测量技术在测量足关节位置感觉中的应用[A];2009中国控制与决策会议论文集（3）[C];2009年
9	杨玉柱;;浅淡灰尘足迹化学染色照相提取法研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年
10	熊琰;龚华军;沈晔青;;一种基于直角三点的数码相机外参数标定方法[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年

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前10条

1	四川刘焱彬;数码相机的图像处理[N];电子报;2001年
2	本报记者贾鹏雷;数码相机内地角色迷失[N];计算机世界;2003年
3	见习记者　冯蓉蓉　;奥林巴斯“全球亏损”风波[N];21世纪经济报道;2005年
4	周彧;做数码相机的主人：专家的11条建议[N];中国摄影报;2005年
5	韩静;全球数码相机市场年增长将达15%至20%[N];中国贸易报;2007年
6	新华;数码相机市场增长热点在亚洲[N];中国质量报;2006年
7	四川李其;价廉而性能优良的佳能A620数码相机[N];电子报;2006年
8	;尼康打造数码相机顶级品牌[N];计算机世界;2006年
9	李献;入乡随俗,起中文名字战市场[N];计算机世界;2007年
10	李东宏;照相手机促进数码相机市场正向发展[N];中国消费者报;2006年

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前10条

1	黄全平;JPEG2000算法的VLSI实现及系统集成[D];复旦大学;2005年
2	朱珂;基于JPEG2000的静态图像压缩算法及VLSI实现的结构研究[D];复旦大学;2004年
3	熊承义;高速图像压缩编码器的VLSI结构设计研究[D];华中科技大学;2006年
4	王青海;基于视觉特性的小波变换编码及图象质量评价方法的研究[D];上海大学;2004年
5	周荣政;数码相机处理器设计及系统集成研究[D];复旦大学;2004年
6	刘雷波;JPEG2000静止图像压缩关键技术研究及VLSI实现[D];清华大学;2004年
7	王继东;星载遥感图像实时压缩中的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
8	杜列波;JPEG2000星载图像压缩设备中的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
9	易学锋;单反数码相机精密位移测量研究[D];武汉大学;2009年
10	张磊;显微镜用数码相机硬件结构及其视频流算法实现与应用[D];浙江大学;2011年

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前10条

1	张国彬;数码相机图像压缩技术研究[D];重庆大学;2003年
2	刘桂红;基于JPEG2000图像压缩技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
3	杜生海;二维离散小波变换的FPGA实现[D];湖南大学;2005年
4	樊炜;JPEG2000中算术编码的FPGA实现[D];西安理工大学;2007年
5	陈玮;基于JPEG2000标准的静态图像压缩编码算法的研究及实现[D];西南交通大学;2006年
6	刘彬;JPEG2000中MQ编码模块的研究与FPGA实现[D];中南大学;2009年
7	房琼;JPEG2000芯片设计及仿真方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
8	邱海明;基于小波变换的静止图像压缩编码算法研究[D];天津大学;2004年
9	吴涛;JPEG2000中EBCOT解码器的VLSI实现[D];浙江大学;2005年
10	洪英杰;新一代静止图像压缩算法JPEG2000的研究与实现[D];南京理工大学;2004年

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