一种微型低功耗jpeg图像压缩芯片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片。该压缩芯片采用4×4分块方式，每个4×4块的一维DCT运算只需要1次乘法。采用一种新颖的二维DCT中间转置结构，与传统的实现方式相比，减少了37.5％的延时和51％的面积。
【专利说明】一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机应用领域，尤其属于图像处理领域。
【背景技术】
[0002]随着多媒体技术在计算机科学领域应用的广泛普及，图像压缩技术成为现代数字图像传输、处理、存储中的关键技术。不论是在网络传输等方面，还是在移动通信等领域都有着重要的意义和用途。
[0003]JPEG图像压缩技术在图像处理领域应用十分广泛。采用该压缩技术，可以得到很好的图像质量和很高的压缩比，但需要较高的功耗。这种高功耗特点使JPEG压缩不适用于对低功耗要求较严格的应用领域，例如植入式医疗应用。
【发明内容】
[0004]为了在较低功耗和较小面积下获得较高的压缩比和较好的图像质量，本发明设计实现了一款基于4X4分块的新颖JPEG压缩芯片。针对Bayer格式图像数据，采用优化DCT算法，实现了该压缩芯片。使用这种优化算法，仅需I次乘法和9次加减法即可实现I次4点DCT运算，大大降低了计算复杂度。
[0005]本发明使用的JPEG压缩算法针对Bayer格式图像数据，在RGB空间直接进行压缩，避免了色彩空间转换。JPEG压缩主要包括二维DCT，量化以及熵编码三个步骤，分别阐述如下:
[0006]1、4X4 二维 DCT
[0007]离散余弦变换(DCT)是N.Ahmed等人在1974年提出的正交变换方法。它常被认为是对语音和图像信号进行变换的最佳方法。为了工程上实现的需要，国内外许多学者花费了很大精力去寻找或改进离散余弦变换的快速算法。由于近年来数字信号处理芯片(DSP)的发展，加上专用集成电路设计上的优势，这就牢固地确立了离散余弦变换(DCT)在目前图像编码中的重要地位，成为H.261、JPEG、MPEG，H.264等国际上公用的编码标准的重要环节。在视频压缩中，最常用的变换方法就是DCT。它被认为是性能接近K-L变换的准最佳变换，其变换编码的主要特点有:
[0008](I)在变换域里视频图像要比空间域里简单。
[0009](2)视频图像的相关性明显下降，信号的能量主要集中在少数几个变换系数上，采用量化和熵编码可有效地压缩其数据。
[0010](3)具有较强的抗干扰能力，传输过程中的误码对图像质量的影响远小于预测编码。通常，对高质量的图像，DPCM要求信道误码率，而变换编码仅要求信道误码率。
[0011](4) DCT变换(通常指整数DCT变换)有快速算法，能实现实时视频压缩。
[0012]DCT基压缩编码步骤如图1所示，DCT基解压缩步骤如图2所示。二维DCT可以分解为2次一维DCT和I次转置操作。其中，传统的一维DCT的计算过程如图3所示。其中，a0, al, a2, a3 为一维 DCT 输入，cO, cl, c2, c3 为一维 DCT 输出，b0，bl, b2, b3 是中间计算缓存。M和N为常数
【权利要求】
1.一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，由三个模块组成:二维DCT模块、量化模块、哈夫曼编码模块，二维DCT模块包括第1次一维DCT模块，转置缓存器，第2次一维DCT模块，哈夫曼编码模块包括Zigzag缓存模块和编码器模块，其特征是，二维DCT模块中的一维DCT仅需I次乘法。
2.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，二维DCT模块中的转置缓存器仅为一个SRAM(16X libit)或16个寄存器。
3.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，二维DCT模块中的转置缓存器存取数据的步骤为: 第一步，数据以正常顺序(地址O，1，2，…，15)存入，以转置顺序(地址0，4，8，…，15)输出，当数据存储到地址10时，地址O的数据可以同时被读取输出； 第二步，新进的数据以转置顺序存储，以正常顺序输出。
4.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，二维DCT模块中的转置缓存器为乒乓RAM结构。
5.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，哈夫曼编码模块中的Zigzag缓存模块仅为一个SRAM(16X libit)或16个寄存器。
6.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，哈夫曼编码模块中的Zigzag缓存模块存取数据的步骤为:当以正常顺序存储地址6中的数据时，以Zigzag顺序将地址O中的数据读取出来，如此反复执行，得到连续的Zigzag顺序的数据流。
7.如权利要求1所述的一种微型低功耗JPEG图像压缩芯片，其特征是，哈夫曼编码模块中的Zigzag缓存模块为乒乓RAM结构。
【文档编号】H04N19/625GK103618908SQ201310576399
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】刘迎春, 魏华峰, 吴敏 申请人:江苏新瑞峰信息科技有限公司