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1、上海交通大学硕士学位论文应用于图像处理的DCT的算法设计及硬件实现姓名：张冲申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：王森章20060101上海交通大学硕士学位论文应用于图像处理的DCT的算法设计及硬件实现摘要近几年来，随着多媒体系统在众多领域中的广泛应用和Internet的快速发展，需要存储，传输和处理的信息的数量成指数级的增加。作为次最优正交变换的DCT具有计算复杂度适中，可分离特性，及快速算法等特点，在数字信号处理，特别在图像视频数据压缩/解压缩编码领域应用广泛，在许多相关的标准中均采用DCT，如：JPEG,H.261,H.263,
2、MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4和数字电视等。本文首先介绍了DCT在图像处理中的作用和原理，详细说明了DCT变换实现图像压缩的过程，并与其它变换比较说明了用DCT变换实现图像压缩的优势。接着，对不同的DCT算法和不同的电路实现结构做了简单的介绍，在每一种类型中，对一些代表性的论文做了简短的描述和比较，个别部分做了深入分析。根据图像处理的特点，结合DCT快速算法和硬件实现的设计方法，以提高速度，减少设计面积为目标，本文给出了一种DCT的硬件设计方案。该方案利用DCT的行列分离特性，采用流水线设计技术，将二维DCT实现转化为两个一维DCT实现。利
3、用了DCT余弦因子预先知道和其具有的旋转特性，采用查表，移位和加法逻辑来实现乘法运算，从而避免了采用乘法器设计所造成的资源和面积的浪费，同时提高了运算速度。在一维DCT设计中，本文提出V上海交通大学硕士学位论文了一种DCT的新的无乘法的硬件实现结构，用基于DA分布式算法的CORDIC旋转算法来实现DCT变换，它利用CORDIC旋转算法的架构，改变了DA分布式算法的寻址机制，大大减小了查找表的规模，使查找表读出的时间大大减少；查找表的引入能够避免CORDIC旋转算法使用深的流水线，从而节约芯片面积，它们一起实现速度和面积的共同优化。此设计遵循现代IC设
4、计自顶向下的设计方法，它从系统总体要求出发，由上至下分层次分模块地逐步将设计内容细化，最后完成系统的整体电路设计，得到了一个不需要乘法器，只需存储器，加法器和寄存器的高性能的电路设计。综合实现结果表明，该设计结构简单，层次清晰，具有高度的规则性和模块性。关键词：离散余弦变换，反离散余弦变换，分布式算法，流水线，查找表，坐标旋转数字式计算机VI上海交通大学硕士学位论文ALGORITHMDESIGNANDHARDWAREIMPLEMENTATIONOFDCTAPPLIEDTOTHEIMAGEPROCESSINGABSTRACTInrecentyears,
5、alongwiththeextensiveapplicationsofmultimediainvariousfieldsandexplosivegrowthoftheInternet,VideoandAudiodatawhichrequirestorage,transmissionandtransformationincreasesexponentially.SinceorthogonalDCThasthenextbestperformanceforhighlycorrelatedsignals,appropriatecomputatio
6、nalcomplexity,reparabilityandfastalgorithm,itiswidelyusedindigitalsignalprocessing,especiallyforimageandvideodatacompression/decompression.TheDCThavebeenincludedinseveralimage/audio/videostandardspecifications,includingJPEGstillimagecompression,H.261,H.263,MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,
7、andtheATSCStandardforHDTV.ThethesisintroducedprincipleandeffectofDCTinimageprocessingatfirst,andfurtherelaboratedtheadvantagesofDCTtransform,thenprovidesanoverviewofDCTalgorithmsanddifferenttypesofarchitectures.Withineachtype,afewrepresentativepapersarebrieflydescribedandcontra
8、sted,andahandfulofinterestingdesigncasesarediscussedin
