基于ADV202的JPEG2000图像压缩与解压缩系统
引言
新的静止图像压缩ISO/ITU-T标准JPEG2000提供了比以前的JPEG标准更好的编码效能。ADI公司在前期推出小波变换图像压缩芯片ADV611的基础上,率先推出了实现JPEG2000标准第一部分的专用芯片ADV202。本文给出了一种基于ADV202的JPEG2000图像压缩与解压缩系统的设计方案。
JPEG2000图像压缩标准
JPEG2000是JPEG2000工作组制定的静止图像压缩编码的国际标准,标准号为ISO/IEC 15444 ITU-T T.800。JPEG2000标准和其他标准一样,由多个部分组成。其中,第一部分为编码的核心部分,是公开并可免费使用的。它对于连续色调、二值的,灰度或彩色静止图像的编码定义了一组无损和有损的方法。其他部分则是辅助和扩展部分。ADV202支持除ROI以外的第一部分的所有特征。
JPEG2000采用了许多新的压缩编码技术。首先,变换方法采用离散小波变换（DWT）。其次,通过使用带中央“死区”的均匀量化器实现嵌入式量化。第三,对每一个比特层采用基于上下文的自适应二进制算术编码。第四,采用了经过优化的分割嵌入式块编码（EBCOT）,由此得到最佳的嵌入式码流,改进的抗误码能力。JPEG2000编解码器结构如图1所示。
图1 JPEG2000编解码器结构（a）编码器(b)解码器
JPEG2000专用芯片-ADV202
ADV202是ADI公司新推出的一款单片实现JPEG2000编解码的ASIC。图2给出了ADV202结构图。ADV202集成了一个基于获得专利的空间高效递归滤波小波技术（简称SURFTM小波技术）的小波核。这个处理器支持达到6层分解的9/7和5/3小波变换。ADV202可编程的分块/图像尺寸,在三分量4：2：2交织模式下,宽度可达到2048个像素。在单分量的模式下,宽度可达到4096个像素。最大分块/图像高度为4096个像素。ADV202还集成了一个嵌入式32位RISC处理器。这个处理器用来配置,控制和管理ADV202内部的专用硬件,并且分析/产生符合用户设置的JPEG2000码流。由于熵编码在JPEG2000压缩/解压缩过程中是计算复杂度最高的操作,所以在ADV202中提供了三个专用的硬件熵编码器。ADV202的视频接口支持CCIR656 ,SMPTE125M PAL/ NTSC,SMPTE293M [525p],TU.R-BT1358[625p]或者任何最大输入速率在非可逆模式下为65 MSPS,在可逆模式下为40 MSPS的视频格式。ADV202的内部DMA引擎为内部存储器之间、内部存储器和各个功能模块之间提供高速传输数据能力。
ADV202有两种工作模式,一种是编码模式,另一种是解码模式。在编码模式下,视频数据通过VDATA总线输入ADV202,由小波核对输入的数据进行小波变换,并把所有频率子带的小波系数存入ADV202内部的存储器。每一个子带根据ADV202编码参数的设置进一步分成编码子块,然后由熵编码器对编码子块执行内容建模和算术编码,运算的结果存入内部存储器。随后由内部DMA传输到CODE FIFO,通过HDATA总线把压缩数据流输出ADV202。在解码模式下,工作过程是编码模式的逆过程。
