JPEG2000高效低存储VLSI设计：小波变换与EBCOT联合优化

JPEG2000是一种先进的图像压缩标准，以其高效的编码性能和更好的视觉质量而著称。然而，其硬件实现过程中，特别是在小波变换(DWT)和熵编码(EBCOT)这两个关键步骤之间，存在大量的存储需求问题。为了克服这个问题，本文提出了一个基于码块的高效低存储VLSI结构设计。 首先，文章关注于小波变换(DWT)的硬件实现，其中通常采用离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT)，如9/7或5/3小波分解，以提取图像的多尺度和方向特性。然而，这些变换过程产生的中间数据量大，对存储器的需求也随之增加。传统的实现方法可能需要频繁地与外部存储器交换数据，这不仅增加了系统的复杂性，还影响了实时处理性能。 作者提出了一种创新的存储策略，即利用码块大小来优化内部存储的复用。通过将图像划分为大小固定的码块，例如32x32像素，可以在片内内存中最大程度地复用这些块，从而显著降低存储开销。此外，通过采用行基提升变换结构，编码过程被比特平面并行化，进一步提升了计算效率，确保了整个编码过程能够在实时条件下进行。 为了实现高效调度控制，文章可能讨论了数据流管理和缓存策略，以平衡计算负载和存储访问，避免不必要的存储操作。这种优化设计不仅减少了硬件资源的消耗，降低了功耗，还简化了系统架构，有利于硬件实现的集成度和成本效益。 实验结果部分展示了这一改进方案的实际效果，对比了在分辨率为512x512的图像上，采用本文提出的结构与传统外部存储方法相比，存储量的大幅度减少，达到了80%以上。这意味着在满足实时编码要求的前提下，系统的存储效率得到了显著提升。 最后，该结构已经通过现场可编程门阵列(FPGA)进行了验证，证明了其在实际硬件环境中的可行性。此外，系统能够稳定运行在100MHz的时钟频率下，进一步证明了设计的高效性和实用性。 这篇文章的主要贡献在于提出了一种针对JPEG2000硬件实现的新型VLSI结构，通过优化存储管理和调度策略，有效解决了小波变换和熵编码之间的存储问题，提升了系统的性能和能效，对于JPEG2000图像编码技术的硬件实现具有重要的实践意义。