JPEG2000编码器IP核设计

项目名称：JPEG2000编码器IP核设计         
英文名称：JPEG2000 Encoder‘s IP Core design        
关键词：JPEG2000, 编码器, IP        
关键词英文：JPEG2000, Encoder, IP        
项目信息：
应用领域：网络与通信
设计摘要：
JPEG2000是新一代的静止图像压缩标准，以其特有的优点弥补了现有JPEG标准的不足，可广泛应用在数码照相机、数字监控系统、数字扫描仪，网路传输、无线通讯、医疗影像等方面。然而性能的提升也带来了实现的复杂性，到目前为止，它的应用还没有普及，专用集成电路种类很少，IP核高昂的价格都对它的发展带来了障碍。本项目正是想利用开放源码设计大赛这个平台，实现一个简单，易用，高效，可靠，方便扩展并且公开源码的JPEG2000编码器IP核，为JPEG2000走向普及做出贡献。随着时代的发展，又出现了很多JPEG2000结构实现的新方案，如更高效的DWT引擎，更好的EBCOT硬件结构，在此次项目中也想将这些最新的成果应用进来，力图做出一个性能更好的JPEG2000编码器。

系统原理和技术特点：
    与JPEG相比，JPEG2000算法的显著特点是用DWT取代了DCT，用EBCOT取代了哈夫曼编码（Huffman）。
    JPEG2000可以分为三个关键步骤：先是小波变换，把图像分解为空间频域子带；然后把每个子带分为较小的块，独立编码成为嵌入式比特流；最后，嵌入式比特流被包装成分层码流。这三部分，简单来说就可以分为DWT、EBCOT第一层编码（Tier-1）和第二层编码（Tier-2）三个模块。再加上预处理阶段，以及量化阶段，组成完整的编码器。
    在编码器中，首先对源图像进行前期预处理，对处理的结果进行离散小波变换，得到小波系数。然后对小波系数进行量化和熵编码，最后组成标准的输出码流。具体过程如下：
（1）  将有多个颜色分量组成的图像分解成单一颜色分量的图像。分量之间存在一定的相关性，通过分解相关的分量变换，可减少数据之间的冗余度，提高压缩效率；
（2）  分量图像被分解成大小统一的矩形片----图像片（Tile）。图像片是进行变换和编解码的基本单元；
（3）  对每个图像片进行小波变换。产生多级系数图像。这些不同级数的系数图像可以重构出不同分辨率的图像；
（4）  多级分解的结果是由小波系数组成的多个子带。它们表示图像片中局部区域的频率特性；
（5）  对系数子带进行量化，并且组成矩形数组的“码块”（Code Block）；
（6）  对一个码块中的系数位平面（也就是一个码块中整个系数中具有相同权值的那些位）进行熵编码；
（7）  将所有码块的压缩位流适当的截取，组织成具有不同质量级的压缩位流层；
（8）  将压缩码流以包为单元进行组织，产生JPEG2000文件格式的码流

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JPEG2000编码器IP核设计