文档介绍：JPEG2000编码器IP核设计
计划书
一、应用前景
数码照相机、数字监控系统、数字扫描仪,网路传输、无线通讯、医疗影像。
二、项目背景
在过去的十几年来,高质量图像的应用场合越来越多。但是数字图像的存储和传输的高额费用成为普及其发展的最大障碍。由此对图像压缩编码的研究提出了很高等要求。早在1991年,国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)就制定了静止图像压缩标准JPEG(Joint Photographic Experts Group)。该标准使用离散余弦变换(DCT)作为其核心编码,在中高码率()对于连续色调的静止灰度或彩色图像提供了较好的压缩性能。目前JPEG标准广泛用于数码相机,数字扫描仪等场合,取得了巨大的成功,商用芯片也已经很成熟。然而随着数字视频捕捉设备和数字相机的普及,以及高清晰度电视(HDTV)和可视电话的应用,对图像压缩编码的要求越来越高,再加上JPEG在低码率下严重的“方块效应”等缺点,新的标准JPEG2000应运而生。
JPEG2000是一种新的静止图像压缩标准(代号ISO15444),于2001年3月正式发布。JPEG2000的目标是创造一个新的图像压缩系统,能够用于不同类型(双色,灰度,彩色,多基色)、不同特性(自然风景,科学图像,医学影像,遥感图像,文本,绘制图等等)的静止图像,并且在一个统一的体系下允许不同成像模型(客户端/服务器,实时传送,图像图书馆档案,缓冲与带宽受限等等)。JPEG2000编码系统能够提供低码率条件下()当前标准JPEG更佳的率失真性能和主观图像质量,同时不牺牲其它方性能。JPEG2000包含下列优于JPEG的特性:
1、低码率压缩:当前标准,如JPEG,在中高码率提供较好的率失真性能,但在低码率()失真严重,主观上不可接受;
2、无损与有损压缩:当前所有标准都不能在单一码流内提供无损和有损压缩;大图像:当前JPEG标准不能直接压缩规模大于64K的图像,必须进行拼接;
3、单一解码架构:当前JPEG标准包含44种模式,其中很多是面向特定的应用而不被大多数JPEG解码器使用。单一解码架构将使应用程序之间易于交换数据;
4、噪声环境下的传输:当前JPEG标准提供在间断处重新开始的特性,但发生错误时图像质量变得很差;
5、计算机图形:当前JPEG标准是为自然风景优化的,在计算机图形上性能不佳;
6、复合文档:当前JPEG标准很少用于复合文档,因为在双色(文本)情况下性能低下。
除此以外,JPEG2000还包含了很多新的先进特性,可以满足高端应用和新的应用的需求,同时它的应用还可以扩展到某些当前并不使用压缩技术的领域,主要包括如下方面:
1、JPEG2000有一个很好的优点就是误码稳定性好(Robustness to Bit Error)。因此使用JPEG2000的系统稳定性好,运行平稳,抗干扰性好,易于操作;
2、JPEG2000能实现渐进传输(Progressive Transmission),这是JPEG2000的一个极其重要的特征。它先传输图像的轮廓,然后逐步传输数据,不断提高图像质量,以满足用户的需要。这在网络传输中有着重大的意义;
3、JPEG2000另一个极其重要的优点就是感兴趣区域(Region of Interest,ROI)。用户可以随意指定感兴趣区域。在这些区域,用户可以在压缩时指定特定的压缩质量,或在恢复时指定特定的解压缩要求。这给用户带来了极大的方便。在有些情况下,图像中只有一小块区域对用户是有用的,对这些区域,采用低压缩比,而感兴趣区域之外采用高压缩比,在保证不丢失重要信息的同时,又能有效地压缩数据量,这就是基于ROI的编码方案所采取的压缩策略。基于ROI的压缩方法的优点,在于它结合了接收方对压缩的主观需求,实现了交互式压缩。而接收方随着观察,常常会有新的要求,可能对新的区域感兴趣,也可能希望某一区域更清晰些。这些功能的实现主要在于JPEG2000码流的分层组织。数据可以分层传输因此可以提供分辨率分级渐进;每增加一级数据,分辨率可以提高一级。
当然,JPEG2000的改进还不仅仅这些,如它考虑了人的视觉特性,增加了视觉权重和掩膜,在不损害视觉效果的情况下大大提高了压缩效率;你可以为一个图像文件加上加密的版权信息,这种经过加密的版权信息在图像编辑的过程(放大、复制)中将没有损失,比目前的“水印”技朮更为先进;此外,JPEG2000对CMYK、ICC、RGB等多种色彩模式都有很好的兼容性,这为用户按照自己需求在不同显示器、打印机等外设进行色彩管理带来了便利。
三、项目立意
当前,JPEG2000的应用还没有到普及的程度,