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《杭州电子科技大学》 2009年
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多标准离散余弦变换算法及VLSI体系研究与实现

朱竹青  
【摘要】:离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)是一种正交变换,广泛应用于视频、图像处理技术中,包括当前的主流图像视频编码标准JPEG、MPEG-4、H.264、AVS等。目前对于支持单个标准的DCT算法已经很成熟,但是对于支持多个标准的DCT算法还比较少,特别是能同时支持以上四个标准的DCT算法。 本论文主要研究内容包括以下几个方面: 首先,重点研究了各个标准编码器的DCT算法以及相关的缩放量化的工作原理。在研究了各种DCT算法的优缺点基础上,从面积,速度,和精度等方面探索了DCT复用的VLSI结构。 本文对H.264里面的2×2哈达玛、4×4哈达玛、4×4DCT、8×8DCT进行复用,节省了面积。通过引入整数变换矩阵和增加缩放模块,设计了复用JPEG、MPEG-4和H.264的DCT结构。算法经过Xvid MPEG-4编解码器验证,精度满足要求。对缩放模块提出2种方案,并对缩放模块进行优化,优化了面积和频率。通过设计基于矩阵分解法和基于W.H.Chen结构两种结构,实现了H.264和AVS的8×8DCT的复用,节省了大量的面积。对于一维8×8DCT算法,前者所耗加法器个数为42个,后者为36个,后者比单独实现AVS的参考代码中的一维DCT算法更节省。 在上面的基础上,提出能使用与这4种标准的通用DCT算法结构,并进行了优化设计。针对JPEG、MPEG-4和AVS共用的缩放一模块进行了优化设计,提出复用8个乘法器方案,和复用66个加法器方案,优化了面积和频率。针对这4个标准的共用的缩放二量化结合模块进行了设计,节省了面积。 其次,完成了多标准离散余弦变换的硬件实现,主要包括,控制模块,FDCT1/FDCT2模块,转置模块,缩放一模块,缩放二量化结合模块的设计实现。针对转置模块,在保证吞吐量和速度的基础上,减小了流水深度,并优化了面积。在缩放一模块的乘法器方案和缩放二量化结合模块中,优化了补码乘法器,减小了面积,并提高了频率。 最后,完成了多标准DCT的PC仿真和FPGA原型验证。并且完成了PC自动验证平台和FPGA自动验证平台的搭建。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN47

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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 杨金华;基于频率域的数字图像水印算法的研究和实现[D];东南大学;2006年
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