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随着多媒体技术的不断发展,数码相机、拍照手机和数码相框等图像采集设备应用日益广泛。原始图像数据量较为庞大,不利于图像存储、处理和传送,因此具有良好压缩特性的JPEG静态图像压缩技术得到了广泛应用。
本文简要介绍了JPEG编码标准以及JPEG编码流程,设计了JPEG编码器的基本架构,设计并实现了离散余弦变换、量化、之字形扫描和熵编码等JPEG编码器的主要模块,在JPEG编码之前对原始数据进行预处理,将原始数据进行分离,使其适合于JPEG编码的数据单元。在离散余弦变换模块中,利用一维离散余弦变换实现二维离散余弦变换,在一维离散余弦变换中将矩阵变换和分布式算法相结合的方法,保证了离散余弦变换的实时性,同时减小了用于存储结果的寄存器数目;在量化模块中,采用华莱士树结构实现乘法运算;熵编码模块同时集成了差分编码和游程编码模块,经过霍夫曼编码后,按照JPEG标准进行码流封装,最后输出编码结果。该JPEG编码器兼容JPEG组织提出的ISO/IEC10918-1图像压缩标准。
本设计使用Modelsim对设计进行仿真,用Synplify完成设计代码的综合,用QuartusⅡ进行布局布线和时序分析,生成配置文件下载到FPGA开发板上,配合RVDS调试工具完成FPGA调试。测试结果表明:本设计中的JPEG编码器能够实现对图像数据JPEG编码,选用不同的量化表和霍夫曼编码表,得到的图像压缩比和信噪比不同,二者成反比关系。