基于FPGA的無損圖像壓縮算法實現

范文晶，王召利，王惠娟，費聚鋒，李蕭蕭

(1.上海機電工程研究所 6室，上海 201109；2. 上海無線電設備研究所，上海 200090)

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基于FPGA的無損圖像壓縮算法實現

范文晶1，王召利2，王惠娟1，費聚鋒2，李蕭蕭1

(1.上海機電工程研究所 6室，上海 201109；2. 上海無線電設備研究所，上海 200090)

針對采用傳統硬件方法實現JPEG-LS無損圖像壓縮算法時延時較多、實時性較差的問題，文中提出了一種基于FPGA的全流水線結構來實現JPEG-LS算法。該結構以提高最大吞吐量為主要目標，通過多級流水線降低每一級運算的延遲，大幅提高了壓縮算法的實時性，硬件電路操作頻率可達120MHz。

全流水線；無損圖像壓縮；大吞吐量；FPGA

傳統硬件方法在實現JPEG-LS無損圖像壓縮算法時延時較多、實時性差，為滿足高速圖像傳感器系統的吞吐量需求[1-2]，選用FPGA來實現無損圖像壓縮算法，以提高最大吞吐量為主要目標，通過全流水線降低每一級運算的延遲，從而滿足嚴格的時序約束，大幅提高了壓縮算法的實時性。

1 無損壓縮算法

JPEG-LS無損壓縮算法的基本思想為[3-5]：由當前像素的幾個已經出現過的近鄰，用其作為當前像素的上下文，用上下文來預測誤差，從幾個這樣的概率分布中選擇一個，并根據該分布用一個特殊的Golomb碼字來編碼預測誤差。JPEG-LS圖像壓縮標準規定的無損和近無損編碼處理的主要組成部分如圖1所示。

圖1 JPEG-LS編碼器模型

JPEG-LS圖像壓縮標準采用差分預測編碼技術，同時建立了匹配上下文模型，高效地實現了One-pass編碼器[6～7]，具體算法實現過程如圖2所示。……