JPEG2000编码加速：DWT、EBCOT与算术编码的VLSI实现

"JPEG2000中DWT编码和Tier1编码的VLSI设计与实现" 这篇硕士论文深入探讨了JPEG2000图像压缩标准中的关键编码技术，包括离散小波变换（DWT）和Tier1编码，以及在VLSI（Very Large Scale Integration，超大规模集成电路）设计上的实现。JPEG2000是数字图像压缩领域的先进标准，由于其高效的数据压缩能力和无损/有损压缩选项，被广泛应用。然而，标准中涉及的复杂算法如DWT和EBCOT（Embedded Block Coding with Optimal Truncation）对实时性和硬件实现提出了挑战。 论文作者尚中祥针对DWT进行了优化研究，DWT是JPEG2000编码的核心，用于将图像数据转换为频域表示，从而便于压缩。他设计了一种基于流水线处理的二维5/3小波变换硬件结构，通过周期性对称扩展处理，减少信号边缘不连续性，并通过缓存器确保流水线操作的连续性。此外，采用多数据并行输入的调度策略，显著提升了处理速度，适应高速和低功耗的需求。 EBCOT算法是JPEG2000编码中最耗时的部分，通常占据核心算法一半以上的处理时间。论文提出了一个基于位平面编码过程并行处理的VLSI结构，允许在一个时钟周期内完成一个位平面的全部编码，显著提高了编码效率。对于算术编码，作者设计了一个三级流水线的JPEG2000算术编码器，通过合理分配各模块任务，降低了编码复杂度并加快了速度。 在验证阶段，所有这些硬件实现方案都使用Verilog硬件描述语言进行了RTL（Register Transfer Level）级别的描述，并进行了仿真和综合，证明了设计的正确性和可行性。这些研究成果对JPEG2000编码器的硬件实现提供了重要的理论基础和技术支持，有助于在实际应用中提升JPEG2000的性能和响应速度，特别是在计算机网络和无线通信等领域。关键词包括JPEG2000、离散小波变换、EBCOT编码、算术编码和VLSI设计。