JPEG2000核心算法的研究及DSP实现

2009-06-23 20:09:48 来源：作者：郭妍 孙龙杰

关键字： JPEG2000 核心算法 DSP DWT EBCOT

（3）图像数据的读写。由于本文工作主要完成针对图像的压缩功能，不涉及图像采集，所以在图像数据的输入输出上做了适当的处理。考虑到CCS的Simulator完全支持C/C++语言，因此原始图像数据的输入采用C语言中的头文件形式，小波变换模块，EBCOT算法模块采用存放在PC机的数据文件形式。本文主要采用头文件和二进制数据文件的形式，将图像的非文件头部分的所有数据通过“fprintf（fp，“%3d，”，image_in [i][j]）”语句写到.h文件中。

（4）DWT的实现。由于DM642为定点处理器，不适合于浮点运算，所以本文选择LeGall（5，3）整数滤波器完成JPEG2000中的小波变换。在进行小波变换时，首先定义两个与图像块大小相等的存储缓冲器，一个是图像片数据的输入缓存Buf，一个是用来临时存放图像片数据经小波变换后的结果缓存TempBuf。每经过一级小波变换，图像片数据都要先后两次经过integer（5，3）的低通和高通滤波。TempBuf中保存的高通滤波数据经integer（5，3）滤波器处理后，得到HL子带和HH子带的小波变换系数。最后将变换结果存放到输入缓存Buf中。若要进行下一级分解，只需对Buf中LL子带进行同样处理。

（5）EBCOT算法的实现。EBCOT算法是JPEG2000编码系统中耗时最大的一个部分，因此对这一部分进行优化实现对整个系统的性能提高很有意义。在PC机上，EBCOT编码中的每个通道都是被独立处理的。因此，在DM642上实现的时候，本文采用并行性技术来优化代码，加快程序的执行速度，比如在取位平面数据的时候可以和构造上下文模型并行处理，但是并不是简单的并行处理，当要形成通道二的上下文模型时，其邻域的数据在处理通道一的时候己经被改变。这样做可以增加DM642功能单元的利用率，充分发挥出它的并行计算能力。

3.3 实验结果

本文实验基于Windows XP操作系统、CPU Intel Pentium（R）4 2.4GHz、512M内存、CCS编译环境，程序通过USB仿真器下载到DM642EVM开发板上进行，采用LeGall（5，3）小波，处理图像为512×512的lena和barbara图像。经测试，压缩比为16：1时编码器编码相应耗时如表1所示。

实验给出了lena图像在8：1、16：1、32：1三种压缩比下的重构图像，并分别给出了与原始图像的峰值信噪比，如图6所示。

图6 barbara图像编码图

表1数据表明，编码器基于DSP的编码耗时相比基于PC的耗时有所增加，是因为代码在DM642EVM硬件平台上运行时需要持续的通过USB仿真器和PC机交换数据，从而增加了时间的开销。从图6中的PSNR值可知，lena图像在较高压缩比下的重构图像仍具有较高的图像质量。就主观评价来讲，压缩比为8：1和16：1的重构图像与原始图像差别细微，视觉效果好；压缩比为32：1的重构图像略有失真。实验结果表明，移植到DSP上的JPEG2000编码算法代码仍具有良好的压缩性能。

4 结束语

为了实现对图像的高效压缩，在这里使用了DWT变换和EBCOT算法，并给出两点改进方法。通过将改进的算法移植到DSP开发板上，可以看出图像在高压缩比的重构图像仍具有较高的图像质量，结果表明移植到DSP上的JPEG2000编码算法代码仍具有良好的压缩性能，在图像压缩处理中有较好的尝试应用。

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