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基于TMS320C5409的图像压缩系统

来源:电子设计应用/华东师范大学信息学院电子系  程林 徐晔 郑正奇?? 2006年12月04日 ?? 收藏0

  经过化简合并后结果如下:

y(0)=aS0+aS1+aS2+aS3
y(2)=fS0+gS1-gS2-aS3
y(4)=aS0-aS1-aS2+aS3
y(6)=gS0-fS1+fS2-aS3
y(1)=eS4+dS5+cS6+bS7
y(3)=dS4-bS5-eS6+eS7
y(5)=cS4+eS5-bS6+dS7
y(7)=-bS4+cS5-dS6+eS7

  从上面表达式可以看出,y(0)-y(7)都是乘法累加运算,而S0-S7可由x(0)-x(7)经过蝶形运算得到,因此,DCT算法由原来的4级运算变成两级,即第一级蝶形运算和第二级乘法累加运算,第一级蝶形运算共要10+4=14 (10次计算操作和4次辅助操作)条指令,第二级运算中,每个输出要4+1+1=6条指令(做4次乘法累加运算、1次读取操作和1次存储操作),一共48条指令,这样,计算一个8点DCT要62条指令,大大缩减了运算时间,提高了CPU的工作效率,增强系统的实时性。

  量化运算优化

  本文提出了基于实际情况的自适应量化方法,即量化阶段采用二次计算的方法,其算法主要分为两步:(1) 对变换后的图像系数进行自适应处理;(2) 构造新的量化表。具体方法如下:

  首先求出亮度分量和两个色度分量在频域中所有8×8子

块的63 个交流系数绝对值的平均值P(u,v),其中, u,v=0…7 为位置信息。接下来求出63 个交流系数平均值中的最大值,Z1 ( u , v) =MAX[ P1 ( u , v) ],最后将63 个交流系数平均值进行归一化处理,同时加入频率位置信息,分别得出亮度和色度量化表中63 个交流分量的矫正系数,计算过程为:

  由此可以得到量化表的矫正式 Qp1 ( u , v) = Q1 ( u , v) / X1 ( u , v),对JPEG量化表进行矫正。

  将上述矫正后的量化表作为最终的量化表,对图像进行标准JPEG压缩,形成完全符合JPEG格式的压缩文件。本算法的解码过程与标准JPEG解码过程完全相同,可以看出它也是标准JPEG编码过程的逆过程。

  实验结果

  快速DCT运算

  将本文提出的算法、Loeffler的DSP优化算法和纯Loeffler算法分别进行测试。结果见表1,可以看到本文算法较Loeffler的DSP优化算法大约节省了1/4的时间,较纯Loeffler算法大约节省了一半时间,其效果是十分明显的。

  自适应量化

  对自适应量化器进行仿真。本文采用中等复杂度的标准图像作为测试图,与基本JPEG系统进行性能比较 (基于峰值信噪比(PSNR))。只将JPEG标准方法中的量化表更改为修正的量化表,就可以在同等压缩比下,提高恢复图像的质量。表2为不同压缩比下,采用JPEG量化表和自适应量化表两种方法的峰值信噪比。从压缩比和峰值信噪比的对比结果可看出,自适应量化JPEG方法的压缩比略高于标准JPEG方法。

  结语

  本文以TI的TMS320C5409作为开发平台,实现了一种新的JPEG图像压缩系统。该系统的优点是提高了JPEG的运行速度,增强了图像的压缩率和质量,并且易于硬件实现。这一方案可应用于需要对视频图像进行实时采集、压缩及存储的绝大部分场合。

  参考文献:

1. 黎洪松, 成实译. JPEG 静止数据压缩标准[M ]. 北京: 学苑出版社, 1996.
2.林福宗. 图像文件格式(上) [M ]. 北京: 清华大学出版社, 1996.
3.TMS320VC5409 Datasheet,[DB/OL]. Literature Number:SPRS082C;Texas Instruments; April 1999


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DSP? 图像压缩? JPEG算法? 快速DCT变换?

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