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1、基于JPEG2000編碼優(yōu)化的小型圖像壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)Thedesignofsmall-sizedimagecompressionsystembasedontheimprovementofJPEG2000codingsystem工程領(lǐng)域：集成電路工程研究生：陳超偉指導(dǎo)教師：梁煜副教授企業(yè)導(dǎo)師：李躍芳高級(jí)工程師天津大學(xué)微電子學(xué)院二零一七年十一月摘要當(dāng)前移動(dòng)多媒體設(shè)備，無(wú)人機(jī)等小型化，輕型化移動(dòng)平臺(tái)十分熱門(mén)，本文的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一套應(yīng)用于上述移動(dòng)平臺(tái)的小型圖像處理系統(tǒng)。這類(lèi)應(yīng)用平臺(tái)要求所搭載的圖像處理系統(tǒng)小型化，
2、輕型化，同時(shí)也要保證系統(tǒng)性能。針對(duì)這一要求，本文選用FPGA作為系統(tǒng)的搭建平臺(tái)。此外，考慮到小型圖像處理系統(tǒng)傳輸帶寬以及存儲(chǔ)容量有限，本文選用圖像壓縮作為系統(tǒng)的主要圖像處理操作。本文所設(shè)計(jì)的小型圖像壓縮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：圖像采集方面，選用更加輕質(zhì)、低功耗的CMOS攝像頭模塊代替體積大，操作復(fù)雜的CCD攝像頭模塊作為原始圖像的采集工具，同時(shí)設(shè)置SRAM用于緩存攝像頭模塊采集到的原始圖像數(shù)據(jù)。圖像壓縮方面，本文選用靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000完成圖像壓縮，并針對(duì)編碼結(jié)構(gòu)當(dāng)中的關(guān)鍵瓶頸上下文自適應(yīng)編碼器（MQ編
3、碼器）進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化。經(jīng)仿真綜合，改進(jìn)MQ編碼器結(jié)構(gòu)吞吐率達(dá)可到181.434Msymbols/s，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比在性能上有著明顯的提升。此外，本文還設(shè)計(jì)了MQ編碼器與BPC之間的并行接口。圖像傳輸方面，本文采用W5500以太網(wǎng)模塊完成壓縮碼流傳輸。接收PC上采用Python腳本建立接收站，接收壓縮碼流并封裝進(jìn)JPC文件當(dāng)中，最終形成壓縮圖像文件并實(shí)現(xiàn)預(yù)覽。本文所提出的這套基于FPGA的小型圖像壓縮系統(tǒng)，圖像分辨率可自定義，本文選取640*384為例。JPEG2000編碼器的壓縮比也可自定義，本文選取10
4、：1為例，壓縮幀率為8fps。傳輸幀率為3~4fps，最終生成的圖像格式為JPC格式。經(jīng)功能仿真，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。關(guān)鍵詞：小型圖像系統(tǒng)圖像壓縮JPEG2000MQ編碼器VLSI設(shè)計(jì)IABSTRACTNowadays,thelightweight,mobileplatformsuchasmobilemediadeviceandUAVisverypopularandthemaincontentofthispaperisaboutdesigningadigitalimageprocessingsystem
5、usedinmobileplatform.Thekindofsystemusedinmobileplatformisrequiredtobelightweightanddiminutiveandalsomaintainingperformance.Basedonthisrequirement,thispaperchoosesFPGAasthesystemdevelopmentplatform.Besides,thiskindofimageprocessingsystemusuallyhasalimitat
6、ionoftransmissionbandwidthandstorage,sothispaperchoosesimagecompressionastheimageprocessingcontent.Thethreeunitsoftheimageprocessingsystemhasbeenlistedasfollowing:ThispaperchooseCMOSimagesensorinsteadofCCDimagesensorforimageacquisition,becausetheCMOSimage
7、sensorismorelightweightandlow-powerthantheCCDimagesensor.SRAMisusedasthebufferofthedatafromimagesensor.JPEG2000codingsyatemischoosenfortheimagecompression.AimprovingstructureforMQencoderwhichisthemainbottleneckofJPEG2000codingsystemisalsointroducedinthisp
8、aper.Thethroughputofthisimprovingstructurecanreach181.434Msymbols/s.TheimprovingstructurehasabetterperformancethantheThecurrentstructuresaccordingtothecomparision.AkindofparallelinterfacedesignbetweenBPCandMQendcode
