基于JPEG2000编码优化的小型图像压缩系统设计

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1、基于JPEG2000编码优化的小型图像压缩系统设计Thedesignofsmall-sizedimagecompressionsystembasedontheimprovementofJPEG2000codingsystem工程领域：集成电路工程研究生：陈超伟指导教师：梁煜副教授企业导师：李跃芳高级工程师天津大学微电子学院二零一七年十一月摘要当前移动多媒体设备，无人机等小型化，轻型化移动平台十分热门，本文的主要内容是设计一套应用于上述移动平台的小型图像处理系统。这类应用平台要求所搭载的图像处理系统小型化，

2、轻型化，同时也要保证系统性能。针对这一要求，本文选用FPGA作为系统的搭建平台。此外，考虑到小型图像处理系统传输带宽以及存储容量有限，本文选用图像压缩作为系统的主要图像处理操作。本文所设计的小型图像压缩系统结构如下：图像采集方面，选用更加轻质、低功耗的CMOS摄像头模块代替体积大，操作复杂的CCD摄像头模块作为原始图像的采集工具，同时设置SRAM用于缓存摄像头模块采集到的原始图像数据。图像压缩方面，本文选用静态图像压缩标准JPEG2000完成图像压缩，并针对编码结构当中的关键瓶颈上下文自适应编码器（MQ编

3、码器）进行了改进优化。经仿真综合，改进MQ编码器结构吞吐率达可到181.434Msymbols/s，与现有结构相比在性能上有着明显的提升。此外，本文还设计了MQ编码器与BPC之间的并行接口。图像传输方面，本文采用W5500以太网模块完成压缩码流传输。接收PC上采用Python脚本建立接收站，接收压缩码流并封装进JPC文件当中，最终形成压缩图像文件并实现预览。本文所提出的这套基于FPGA的小型图像压缩系统，图像分辨率可自定义，本文选取640*384为例。JPEG2000编码器的压缩比也可自定义，本文选取10

4、：1为例，压缩帧率为8fps。传输帧率为3~4fps，最终生成的图像格式为JPC格式。经功能仿真，系统可以实现预定功能。关键词：小型图像系统图像压缩JPEG2000MQ编码器VLSI设计IABSTRACTNowadays,thelightweight,mobileplatformsuchasmobilemediadeviceandUAVisverypopularandthemaincontentofthispaperisaboutdesigningadigitalimageprocessingsystem

5、usedinmobileplatform.Thekindofsystemusedinmobileplatformisrequiredtobelightweightanddiminutiveandalsomaintainingperformance.Basedonthisrequirement,thispaperchoosesFPGAasthesystemdevelopmentplatform.Besides,thiskindofimageprocessingsystemusuallyhasalimitat

6、ionoftransmissionbandwidthandstorage,sothispaperchoosesimagecompressionastheimageprocessingcontent.Thethreeunitsoftheimageprocessingsystemhasbeenlistedasfollowing:ThispaperchooseCMOSimagesensorinsteadofCCDimagesensorforimageacquisition,becausetheCMOSimage

7、sensorismorelightweightandlow-powerthantheCCDimagesensor.SRAMisusedasthebufferofthedatafromimagesensor.JPEG2000codingsyatemischoosenfortheimagecompression.AimprovingstructureforMQencoderwhichisthemainbottleneckofJPEG2000codingsystemisalsointroducedinthisp

8、aper.Thethroughputofthisimprovingstructurecanreach181.434Msymbols/s.TheimprovingstructurehasabetterperformancethantheThecurrentstructuresaccordingtothecomparision.AkindofparallelinterfacedesignbetweenBPCandMQendcode