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(多图) 基于ADV202的JPEG2000图像压缩与解压缩系统设计

来源:电子产品世界/上海无线电设备研究所 陶志锋?? 严小商?? 2006年09月01日 ?? 收藏0

??? 新的静止图像压缩ISO/ITU-T标准JPEG2000提供了比以前的JPEG标准更好的编码效能。ADI公司在前期推出小波变换图像压缩芯片ADV611的基础上,率先推出了实现JPEG2000标准第一部分的专用芯片ADV202。本文给出了一种基于ADV202的JPEG2000图像压缩与解压缩系统的设计方案。

??? JPEG2000图像压缩标准

??? JPEG2000是JPEG2000工作组制定的静止图像压缩编码的国际标准,标准号为ISO/IEC 15444|ITU-T T.800。JPEG2000标准和其他标准一样,由多个部分组成。其中,第一部分为编码的核心部分,是公开并可免费使用的。它对于连续色调、二值的,灰度或彩色静止图像的编码定义了一组无损和有损的方法。其他部分则是辅助和扩展部分。ADV202支持除ROI以外的第一部分的所有特征。

??? JPEG2000采用了许多新的压缩编码技术。首先,变换方法采用离散小波变换(DWT)。其次,通过使用带

中央“死区”的均匀量化器实现嵌入式量化。第三,对每一个比特层采用基于上下文的自适应二进制算术编码。第四,采用了经过优化的分割嵌入式块编码(EBCOT),由此得到最佳的嵌入式码流,改进的抗误码能力。JPEG2000编解码器结构如图1所示。

JPEG2000编解码器结构

图1 JPEG2000编解码器结构(a)编码器(b)解码器

??? JPEG2000专用芯片-ADV202

??? ADV202是ADI公司新推出的一款单片实现JPEG2000编解码的ASIC。图2给出了ADV202结构图。ADV202集成了一个基于获得专利的空间高效递归滤波小波技术(简称SURFTM小波技术)的小波核。这个处理器支持达到6层分解的9/7和5/3小波变换。ADV202可编程的分块/图像尺寸,在三分量4:2:2交织模式下,宽度可达到2048个像素。在单分量的模式下,宽度可达到4096个像素。最大分块/图像高度为4096个像素。ADV202还集成了一个嵌入式32位RISC处理器。这个处理器用来配置,控制和管理ADV202内部的专用硬件,并且分析/产生符合用户设置的JPEG2000码流。由于熵编码在JPEG2000压缩/解压缩过程中是计算复杂度最高的操作,所以在ADV202中提供了三个专用的硬件熵编码器。ADV202的视频接口支持CCIR656 ,SMPTE125M PAL/ NTSC,SMPTE293M [525p],TU.R-BT1358[625p]或者任何最大输入速率在非可逆模式下为65 MSPS,在可逆模式下为40 MSPS的视频格式。ADV202的内部DMA引擎为内部存储器之间、内部存储器和各个功能模块之间提供高速传输数据能力。

??? ADV202有两种工作模式,一种是编码模式,另一种是解码模式。在编码模式下,视频数据通过VDATA总线输入ADV202,由小波核对输入的数据进行小波变换,并把所有频率子带的小波系数存入ADV202内部的存储器。每一个子带根据ADV202编码参数的设置进一步分成编码子块,然后由熵编码器对编码子块执行内容建模和算术编码,运算的结果存入内部存储器。随后由内部DMA传输到CODE FIFO,通过HDATA总线把压缩数据流输出ADV202。在解码模式下,工作过程是编码模式的逆过程。

 ADV202结构图

??? 图2 ADV202结构图

??? 系统实现方案

??? JPEG2000压缩子系统基本结构图如图3所示,它主要有四个部分。视频AD由ADV7189进行。ADV7189是多种制式的SDTV视频解码器。它集成了一个视频解码器,自动检测和转换标准模拟基带电视信号成符合CCIR601/CCIR656的4:2:2分量数字视频数据。FPGA作为整个系统的中枢,对系统中各个芯片的信号起桥接作用,并且合成一些控制信号。在FPGA里面还可以根据需要完成数据的初步处理以及信道编码。DSP是系统的主控者,由它完成对ADV202和ADV7189的初始化。DSP通过数据总线对ADV202进行初始化,而对ADV7189的初始化是通过I2C总线进行。

??? 当系统开始工作后,由摄像头捕获到的模拟视频信号传送给ADV7189。ADV7189经过采样,量化后输出符合要求的数字视频数据。视频数据流通过FPGA的桥接送给ADV202进行压缩编码。为了提高压缩率

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图像压缩? JPEG? 压缩?

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