基于FPGA的JPEG XR圖像壓縮中LBT算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展及人們需求的提升，數(shù)字相機(jī)已經(jīng)可以捕捉到高動(dòng)態(tài)范圍、色彩更豐富、細(xì)節(jié)更逼真的圖像。但原始圖像一般較大，有些甚至上GB，這對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備及圖像傳輸產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)。解決這一問(wèn)題的一個(gè)有效手段就是利用圖像中的冗余信息對(duì)圖像進(jìn)行壓縮。而變換編碼是圖像壓縮中一種非常有效且常用的方法。聯(lián)合圖像專家小組在2007年發(fā)布了最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG XR(JPEG Extended Range)，其核心變換算法為重疊雙正交變換(Lapp

2、ed Biorthogonal Transform，LBT)。它是一種基于離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)的頻域變換，且由于其對(duì)相鄰塊間的數(shù)據(jù)進(jìn)行了濾波操作，所以能夠有效抑制圖像重建后產(chǎn)生的塊效應(yīng)。基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FieldProgrammable Gate Array, FPGA)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠利用FPGA并行操作等硬件特性來(lái)滿足圖像高速處理的需求。
　　本文設(shè)計(jì)了基于FPGA

3、的JPEG XR圖像壓縮中LBT算法的一種實(shí)現(xiàn)方法，利用Digilent公司的Genesys FPGA開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，且利用VmodCAM圖像采集板進(jìn)行外部圖像采集，并對(duì)所采集到的圖像進(jìn)行重疊雙正交變換，最后系統(tǒng)將變換后的系數(shù)通過(guò)UART口發(fā)送到PC機(jī)，以供算法正確性驗(yàn)證與系統(tǒng)調(diào)試使用。整個(gè)系統(tǒng)主要包括兩部分:前端圖像采集和LBT變換計(jì)算。其中，前端圖像采集部分主要包括:圖像采集、圖像緩存、圖像顯示三個(gè)功能模塊。系統(tǒng)首先通過(guò)Vmod

4、CAM采集板采集圖像，并將圖像存儲(chǔ)到圖像緩存模塊中，再利用顯示模塊將所采集圖像通過(guò)VGA接口顯示在顯示器上以驗(yàn)證前端圖像采集系統(tǒng)的正確性。LBT變換計(jì)算主要包括:濾波操作(Photo Overlap Transform，POT)和核心變換(Photo Core Transform，PCT)兩個(gè)功能模塊。POT和PCT則是由哈達(dá)瑪變換、旋轉(zhuǎn)、縮放等一些基本操作模塊組合得到。由于資源限制，系統(tǒng)進(jìn)行LBT變換計(jì)算的是前端所采集圖像的一部分(3