JPEG2000二进制算术编码器的优化设计与实现

"这篇硕士学位论文主要探讨了JPEG2000标准中的二进制算术编码器的研究与设计，作者是刘奇卫，由金文光教授指导，完成于2006年5月，浙江大学电路与系统专业。" JPEG2000是一种先进的静态图像压缩标准，由联合图像专家组（Joint Photographic Experts Group）于2000年12月发布。相比于传统的JPEG标准，JPEG2000提供了更高的压缩效率和多样化的功能，以应对不断增长的图像编码需求。在JPEG2000标准中，熵编码部分采用了上下文自适应的二进制算术编码，这种编码方式能够根据图像数据的统计特性动态调整编码策略，从而达到更优的压缩效果。 算术编码是一种熵编码技术，其核心在于将输入数据的概率分布转化为码字，使得平均码长接近于信源熵，从而实现高效的数据压缩。在无乘法器的二进制算术编码中，编码过程更为简化且节省硬件资源。论文中提到的条件交换机制和自适应概率估计是算术编码中的关键组成部分，它们有助于提高编码效率并确保编码的准确性。 MQ编码是JPEG2000中二进制算术编码的具体实现，它涉及到一系列复杂的运算。论文深入研究了MQ编码器的关键运算细节，并提出了优化算法。为提升编码速度，即提高吞吐率，论文探讨了2个符号的并发编码，设计了一种4级流水线结构，解决了并发编码过程中遇到的难点，实现了更高频率的工作性能。 在VLSI（超大规模集成电路）设计方面，论文使用Verilog硬件描述语言进行了寄存器传输级的设计，并完成了功能仿真验证。对比分析表明，所提出的2符号并发编码结构能在143MHz的频率下工作，消耗12547个逻辑门，能有效处理大量的图像像素，特别是在处理并行位平面编码时表现优异。 关键词包括：二进制算术编码、JPEG2000、MQ编码器和VLSI设计。这篇论文对于理解和实现JPEG2000标准的编码流程，以及优化嵌入式系统中的图像压缩性能具有重要的理论和实践价值。