静止图像压缩标准.doc

静止图像压缩标准JPEG IP核的设计与实现 基金颁发部门：福建省科技厅；项目名称：射频开关悬梁振动特性分析及纳米尺度下的 触点行为研究；编号：2006J0032 基金申请人:于映 张志晓1 ，于映 2 (1.福州大学物理与信息工程学院，福建 福州 350002；2.南京邮电大学通信工程学院，江苏 南京210003) 摘 要：本文介绍了基于静止图像压缩标准JPEG 基本模式的编码器软IP 核的设计与实现。 本设计采用适于VLSI 实现的DCT 算法结构,单周期实现Huffman 编码,图像压缩过程流水线 实现, 达到高处理速率和高数据吞吐率。使用Design Compiler 在SMIC 0.18um CMOS 单元 库下综合，时钟频率可以达到125MHz，可处理每秒三十帧的1280*1024 SXGA 图像。本IP 核可以方便地集成到诸如数码相机、手机以及扫描仪等各种应用中。 关键词： JPEG; IP核; ASIC; 流水线设计; 中图分类号：TN919.81 文献标识码：A Design and Implementation of IP Core of Still Image Data Compression Standard JPEG ZHANG Zhi-Xiao YU Ying (micro-electronics, institute of physics and information engineering, FUZHOU University ,Fuzhou Fujian 350002 , China) Abstract：The paper presents the design and implementation of a soft encoder IP based on the JPEG baseline image compression standard. The design adopted the DCT algorithm architecture which is efficient for VLSI implementation and could encode the Huffman code in a clock period, compress the image in pipelining and obtain high speed and throughput. Synthesized in Design Compiler with the SMIC 0.18um CMOS library , the result is up to 125MHZ frequency and could handle 30 frames per second of 1280*1024 SXGA images. This IP can be conveniently integrated into various application such as digital camera、cell phone、and color FAX, etc. Key words：JPEG; IP Core; ASIC; Pipelining Desig 1 引言 基于IP（Intellectual Property）核的设计和可复用已成为SoC（System on a chip） 设计方法的主流设计方法。本设计实现了基于静止图像压缩标准JPEG基本模式的编码器软 IP核。JPEG(Joint Photograph Experts Group)是1992年 CCITT 和 ISO 正式通过的连续 色调静止图像压缩标准[1]。图像的高数据量和广泛应用对图像的存储和传输提出了要求，有 限的存储容量和传输带宽不能直接对图像进行存储与传输,因此需要先对图像进行压缩处 理。JPEG压缩算法因其优异的压缩性能和灵活的形式成为了目前最流行的图像压缩工具。 2 静止图像压缩标准JPEG JPEG标准制定了四种工作模式：（1）顺序的基于DCT（Sequential DCT-based ）模式； （2）累进的基于DCT（Progressive DCT-based）模式；（3）无损（Lossless）模式；（4） 分层（Hierarchical）模式。其中顺序的基于DCT模式是JPEG最基本的压缩过程:符合JPEG 标准的硬软件编码/解码器都必须支持和实现这个过程[1]。 JPEG 基本顺序过程（Baseline Sequential processes）实现有损图像压缩，重建图像 质量达到人眼难以观察出来的要求。由8x8 DCT（离散余弦变换）运算、量化和熵编码三步  组成。从左到右，从上到下扫描信号，为每个图像编码。 JPEG基本模