JPEG2000编码器关键模块的FPGA硬件设计与优化

本篇硕士学位论文深入探讨了JPEG2000编码器中的关键模块——离散小波变换（DWT）和最优化截断嵌入式块编码（EBCOT）的硬件设计与实现。JPEG2000作为一种先进的静态图像压缩标准，相较于传统的JPEG，它引入了创新技术，如DWT和EBCOT，显著提高了编码效率，节省了大约50%的编码比特数。 论文作者陈磊，专业为信号与信息处理，师从胡剑凌教授，针对DWT和EBCOT模块的复杂算法原理进行了详细研究。为了实现高效实时处理，论文提出了一种结构统一、层次清晰的小波提升单元，它能够灵活支持9/7有损和5/3无损小波滤波器，同时优化了二维DWT的行列变换机制，通过行缓存控制减少了存储需求并提升了处理速度。 对于EBCOT部分，论文着重于位平面编码的设计，采用了一次扫描的方式，显著提升了编码速度，降低了对数据存储器的访问压力。这种编码策略简化了判断逻辑并减少数据访问频率，有利于提高整体编码效率。 该研究不仅停留在理论层面，还进行了实践验证。论文以Xilinx Virtex-2系列的xc2v1000FPGA为硬件目标平台，进行了功能仿真，实验证明了所设计的DWT和EBCOT模块在实际硬件环境中的优越性能。这一成果对于JPEG2000编码器的硬件实现具有重要的实际应用价值，对于提高图像压缩系统的实时性和效率具有重要意义。整个设计过程考虑了算法的复杂度、硬件资源利用以及实际应用中的性能优化，体现了作者在嵌入式系统和DSP领域的扎实功底。