[发明专利]一种基于JPEG2000的串并复用流水线型VLSI结构

说明书

本发明公开一种基于JPEG2000的串并复用流水线型VLSI结构，包括预处理模块、离散小波变换模块、第一级N路选择器、N路位平面编码模块、N路算术编码器模块、第二级N路选择器和码流组织模块。预处理模块的输出端与离散小波变换模块的输入端连接，离散小波变换模块输出端与第一级N路选择器输入端连接，第一级N路选择器的输出端与N路位平面编码模块输入端连接，N路位平面编码模块输出端与N路算术编码模块输入端连接，N路算术编码模块输出端与第二级N路选择器连接，第二级N路选择器输出端与码流组织模块输入端连接。采用本发明串并复用流水线型VLSI结构对图像数据进行压缩处理，在资源利用增加n倍的情况下，压缩速度提升2n倍，大大提升了硬件电路效率。

技术领域

本发明属于超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，简称VLSI)设计范畴，设计出一种基于JPEG2000的串并复用的VLIS结构。

背景技术

随着光电传感器技术的快速发展，航空红外探测器的图像分辨率急剧增加。伴随任务航时的延长，图像数据量增长迅速。海量高分辨率图像数据给任务系统有限的存储容量和传输带宽造成了巨大压力，直接影响到任务的完成效果。并且在在红外弱小目标探测领域中，由于红外弱小目标具有生命周期短、移动速度快、强度变化大、背景复杂且干扰很多等特点，对图像压缩系统提出了更高的要求。图像压缩技术必须做到：一、图像可以完全重构，即不丢失一丝信息，做到完全无损压缩，同时尽可能提高压缩比；二、压缩算法简洁、快速、稳健，可方便地基于FPGA硬件平台实现。

JPEG2000图像标准协议具有高压缩比、高信噪比等特点，能够实现有损和无损压缩。虽然目前己有专用集成电路芯片和FPGA实现案例，但对于特定领域的不同需求，定制化JPEG2000压缩系统在实现时需要对存储资源消耗、压缩速率和压缩率等方面进行综合优化。

图像无损压缩技术旨在通过降低图像数据冗余度来获取高压缩比并可以100％重建原始图像，该技术在图像数据传输、医学图像以及遥感图像等领域具有广泛的应用，对于图像传输系统，使用无损压缩技术可以提高传输链路的吞吐率。为了满足实时性要求，压缩算法必须具备足够低的复杂度。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种基于JPEG2000的串并复用的VLSI结构，解决现有JPEG2000硬件架构在资源复用程度低、存贮成本与运算处理速度上还存在着很大不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于JPEG2000的串并复用流水线型VLSI结构，包括预处理模块、离散小波变换模块、第一级N路选择器、N路位平面编码模块、N路算术编码器模块、第二级N路选择器和码流组织模块，其中，N＝2～16；所述预处理模块的输出端与所述离散小波变换模块的输入端连接，所述离散小波变换模块输出端与所述第一级N路选择器输入端连接，所述第一级N路选择器的输出端与所述N路位平面编码模块输入端连接，所述N路位平面编码模块输出端与N路算术编码模块输入端连接，所述N路算术编码模块输出端与第二级N路选择器连接，所述第二级N路选择器输出端与所述码流组织模块输入端连接。

本发明中，所述预处理模块、离散小波变换模块和码流组织模块是复用模块，所述N路位平面编码模块和N路算术编码模块是并行模块。

本发明中，所述预处理模块对原始图像数据进行分块、电平平移归一化处理；图像分块将原始图像划分为较小的128*128矩形区域，这些区域将独立压缩，降低压缩过程所需内存资源；电平平移归一化对输入的数据进行电平位移操作，将无符号的像素数据转化为有符号的像素数据，方便后续操作。