文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
图象压缩系统中熵编解码器的FPGA设计及实现
姓名:邓丽娟
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:田金文
20050430
摘要
随着移动终端多媒体网络通信图像扫描技术的发展以及人们
对图象分辨率质量要求的不断提高用软件压缩难以达到实时性要求而且会带来
因传输大量原始图象数据带来的带宽要求因此采用硬件实现图象压缩已成为一种必
然趋势而熵编码单元作为图像变换量化后的处理环节是图像压缩中必不可少的
部分研究熵编解码器的硬件实现具有广阔的应用背景
本文以星载视频图像压缩的硬件实现项目为背景对熵编码器和解码器的硬件实
现进行探讨给出了并行熵编码和解码器的实现方案熵编解码器中的难点是 huffman
编解码器的实现在设计并行 huffman 编码方案时通过改善 Huffman 编码器中变长码
流向定长码流转换时的控制逻辑,避免了因数据处理不及时造成数据丢失的可能性从
而保证了编码的正确性而在实现并行的 huffman 解码器时解码算法充分利用了规
则化码书带来的码字的单调性及在特定长度码字集内码字变化的连续性将并行解
码由模式匹配转换为算术运算提高了存储器的利用率系统的解码效率和速度在
实现并行 huffman 编码的基础上结合针对 DC 子带的预测编码针对直流子带的游
程编码能够对图像压缩系统中经过 DWT 变换量化扫描后的数据进行正确的编
码同时在并行 huffman 解码基础上的熵解码器也可以解码出正确的数据提供给解
码系统的后续反量化模块进一步处理
在本文介绍的设计方案中按照自顶向下的设计方法对星载图像压缩系统中的
熵编解码器进行分析进而进行逻辑功能分割及模块划分然后分别实现各子模块
并最终完成整个系统在设计过程中用高级硬件描述语言 verilog HDL 进行 RTL 级
描述利用了 Altera 公司的 Quartus II 开发平台进行设计输入编译仿真同时还
采用 modelsim 仿真工具和 symplicity 的综合工具验证了设计的正确性通过系统波
形仿真和下板验证熵编码器最高频率可以达到 127M 在的情况下工作正常
而熵解码器也可正常工作在吞吐量可达到 2500Mbps 也能满足性能要求
仿真验证的结果表明设计能够满足性能要求并具有一定的使用价值

关键词图像压缩哈夫曼编码可变长解码 FPGA
II
Abstract
With the development of teconologies of mobile ,multimedia,munication,and
image scaning teconogies,and also the higher and higher requirement for the resolution
&quanlity of image,it’s hard to meet the real-time requirement of image & vedio
copression sysytems by it is to urged to pression system by
In most of the pression systems,there are entropy encoder
following the transformation unit and the Hardware design of parallel Entrpy
codes can be wildly used in real-time pression &pression systems.
In this assay, we explore the design of parallel Entrpy codes with “the Satellite video
compression” as the background, and the hardware implementation of Entrpy codes is
provided. The design of Huffman encoder and decoder are the key parts of the codes. In the
design of parallel huffman encoder,we improved the control logic of the packing unit to
avoid the erro