離散余弦變換(DCT)及其反變換(IDCT)在圖像編解碼方面應(yīng)用十分廣泛,至今已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.26x等國際標(biāo)準(zhǔn)所采用。由于其計(jì)算量較大,軟件實(shí)現(xiàn)往往難以滿足實(shí)時(shí)處理的要求,因而在很多實(shí)際應(yīng)用中需要采用硬件設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理電路來滿足我們對處理速度的要求。本文所研究的內(nèi)容就是針對圖像處理應(yīng)用的8×8二維DCT/IDCT處理核的硬件實(shí)現(xiàn)。 本文首先介紹了DCT和IDCT在圖像處理中的作用和原理,詳細(xì)說明了DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的過程,并與其它變換比較說明了用DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的優(yōu)勢。接著,分析研究了DCT的各種快速算法,總結(jié)了前人對DCT快速算法及其實(shí)現(xiàn)所做的研究。本文給出了兩種性能、資源上有一定差異的二維DCT/IDCT的FPGA設(shè)計(jì)方案。兩種方案均利用DCT的行列分離特性,采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù),將二維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)。在一維DCT/IDCT設(shè)計(jì)中,根據(jù)圖像處理的特點(diǎn)對Loeffler算法的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了優(yōu)化,通過合理安排時(shí)鐘周期數(shù)和簡化各周期內(nèi)的操作,大大縮短了關(guān)鍵路徑的執(zhí)行時(shí)間,從而提高了流水線的執(zhí)行速度。最后,對所設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理核進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真。 結(jié)果表明,當(dāng)使用Altera公司的MERCURY系列FPGA器件時(shí),本文設(shè)計(jì)的方案一能夠在116M時(shí)鐘頻率下正確完成8×8的二維DCT或IDCT的邏輯運(yùn)算,消耗2827個(gè)邏輯單元;方案二能夠在74M時(shí)鐘頻率下正常工作,消耗1629個(gè)邏輯單元。
標(biāo)簽:
IDCT
FPGA
DCT
二維
上傳時(shí)間:
2013-07-14
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