[發明專利]JPEG_LS游程編碼FPGA實現方法

有效

• 申請號: 201210198816.0
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102724505A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 雷杰;王舒瑤;李云松;郭杰;劉凱;魏雯;張毅;賈超群
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，更進一步涉及圖像壓縮領域中的JPEG_LS(Joint?Photographic?Experts?Group-lossless)圖像壓縮系統中一種游程編碼現場可編程門陣列FPGA(Field-Programmable?Gate?Array)實現方法。本發明在建立遍歷全部索引值情況加和表的基礎上，提供用于二分比較的數組，通過查表和二分比較更新索引值，實現游程編碼。本發明可應用于圖像壓縮系統中大面積灰度值相同的圖像壓縮編碼。

背景技術

JPEG_LS圖像壓縮編碼實現方法廣泛應用于圖像壓縮領域，由于其游程編碼依靠循環結構完成，每一次循環都需要更新數據，所以游程編碼一直難以在硬件設計中高速、低資源實現。

北京空間機電研究所專利申請的“JPEG_LS游程編碼硬件實現方法”(專利申請號：201010120398.4，公開號：CN101783953)中公開了一種用FPGA實現JPEG-LS游程編碼的方法，該方法首先通過計數獲得游程長度，引入編碼映射操作，在FPGA內部存儲4個映射表，通過比較查表操作流水線實現編碼，解決了原標準結構中多個時鐘周期循環編碼問題。該方法根據殘差編碼采用索引值單周期更新操作，同時游長編碼和殘差編碼采用索引值雙周期更新操作，提高了編碼速度。該方法的不足之處是：為了完成編碼映射操作，引入了4個映射表，每個表都要存儲大量的數據信息，需要耗費許多存儲器等硬件資源。

西安空間無線電技術研究所在其專利申請“基于JPEG-LS算法的碼流拼接實現系統及方法”(專利申請號：201010240137.6，公開號：CN101895760)中公開了一種基于JPEG_LS壓縮編碼的碼流拼接及實現方法，其中涉及游程編碼結構如下：在像素點滿足游長條件時，對其進行游程編碼操作，每輸入一個滿足條件的像素點就更新游程長度，接著用游程長度逐次與索引值信息進行比較，以比特流的形式輸出比較結果，完成標準算法中復雜的游長編碼，同時在逐次比較中更新索引值，用更新的索引值和游程長度進行殘差編碼，最終拼接碼流完成編碼。該方法的不足之處是：對每個滿足條件的像素點都進行比較操作，每次比較輸出結果，每個周期都進行比較和更新操作，致使其運算量大，處理速度慢。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種處理速率高，占用資源少的全流水結構JPEG_LS游程編碼FPGA實現方法。該方法建立并查找加和表，通過二分比較法將已有技術中復雜的循環編碼結構簡化，縮短編碼實現的周期，在減少資源的同時提高處理速率。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是將通過索引值建立映射表，映射表中包含32個加和數組，其中每個數組對應一種索引值情況，數組中存儲逐次累加的結果。編碼器編碼時引用上一次編碼更新的索引值，查找此索引值對應的加和數組，用二分比較法，通過五次比較得出游程長度與加和數組的比較信息。根據比較信息計算出循環次數，由此循環次數進行游長編碼、游程長度更新和索引值的第一步更新，簡化了更新索引值的循環結構。分隔編碼、殘差編碼和行尾編碼與索引值的第二步更新在判斷行尾信號后順序執行，最后將四次編碼的碼流依次連接合成為碼字輸出。

本發明包括以下步驟：

(1)輸入像素點

1a)將需要壓縮的圖像像素點輸入到JPEG_LS編碼器中；

1b)將當前像素點數值信息傳輸至下一個像素點編碼處；

1c)按照當前像素點與其鄰近點的相應位置關系，依次從隨機存儲器中讀出當前像素點的上一行鄰近點信息；

1d)將需要壓縮的圖像行尾信號輸入到JPEG_LS編碼器中；

1e)將需要壓縮的圖像初次編碼信號輸入到JPEG_LS編碼器中。

(2)判斷游程長度

2a)比較當前像素點數值與其所有鄰近點數值是否相等，若所有鄰近點數值均與當前像素點數值相等，則計數器加“1”，返回步驟(1)讀取下一個要處理的像素點及其鄰近點信息，直至出現任一鄰近點數值與當前像素點數值不相等的情形時，停止計數；

2b)將停止后的計數器內存儲的數值提取出來作為游程長度，存儲在移位寄存器內。

(3)建立加和表

3a)對標準算法中參考數組的每個數值做“2”次冪運算，將冪運算結果組成移位數組；

3b)將標準算法中的索引值在取值范圍內連續取值，按照索引值的取值大小，依次在移位數組內分別查找出編號對應索引值的數值，將查找出的數值與編號在其后方的數值逐次進行累加運算，將每次累加運算的結果組成編號為索引值的加和數組；