專利名稱：基于jpeg2000標準的自適應存儲器和存儲方法
技術領域：
本發(fā)明屬于圖像處理領域，特別涉及針對JPEG2000標準中的自適應存儲器，適用于各種圖像處理可編程器件和專用芯片的數(shù)據(jù)存儲。
背景技術：
隨著信息化時代步伐的加快和網絡、多媒體技術的發(fā)展，人們對富含信息量的圖像數(shù)據(jù)的處理要求也越來越高。JPEG2000作為新一代靜止圖像壓縮標準已經廣泛地應用于圖像處理領域，其核心算法主要包括離散小波變換、比特平面編碼及算木編碼、率失真優(yōu)化和碼流組織，具有支持有損和無損壓縮、信噪比SNR和分辨率漸進傳輸、感興趣區(qū)ROI編碼及碼流隨機訪問等優(yōu)點。 基于JPEG2000標準的圖像壓縮所涉及的數(shù)據(jù)量特別大，因此在整個處理過程中需要的數(shù)據(jù)存儲空間也就很大。例如對分辨率為1024X1024的圖像進行小波變換，變換后的系數(shù)總量仍為1024X1024，假設小波系數(shù)的精度為32bit，則所需的小波系數(shù)存儲空間為1024X1024X32=32Mbit=4MByte。同樣地，在JPEG2000標準中進行率失真優(yōu)化時需要按碼塊存儲各個比特平面的斜率和長度信息，所占用的存儲器空間也非?？捎^。如何降低和高效利用這些存儲器空間具有重要的應用價值。近幾年來，隨著人們對于圖像處理器的要求的增高，發(fā)展低存儲、低功耗的圖像處理器已經成為目前的新趨勢，因此對于圖像處理中所涉及的數(shù)據(jù)存儲是亟需解決的問題，也是關系到JPEG2000標準能否擴大推廣走向應用的關鍵技術。現(xiàn)有針對JPEG2000標準的專利和文獻研究的內容大多集中在算法研究和提高速率等方面，對于所涉及的諸如小波系數(shù)、長度斜率信息和碼流等數(shù)據(jù)的存儲都采用單一存儲方式。例如在專利200810223915. 3 “ー種JPEG2000圖像壓縮處理系統(tǒng)”中，將緩存的各級小波系數(shù)寫入外部SRAM，采用兩片外部SRAM實現(xiàn)小波變換系數(shù)的乒乓緩存。在專利03129686. 6 “JPEG2000中小波變換算法的高效VLSI實現(xiàn)結構”中，也采用SRAM存儲小波系數(shù)?，F(xiàn)有文獻很少對不同分辨率圖像壓縮所涉及小波系數(shù)、長度斜率信息及碼流的存儲及存儲器復用進行研究。因此，在所支持的最大圖像分辨率相同的條件下，按照現(xiàn)有方法處理小分辨率圖像時必然造成資源與功耗浪費，存儲器的利用率大大降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于JPEG2000標準的自適應存儲器及存儲方法，以克服現(xiàn)有技術由于對小波系數(shù)、長度斜率信息及碼流采用單一存儲方式而造成的資源和功耗浪費，提高存儲器的利用率，進ー步滿足高性能圖像壓縮系統(tǒng)的要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的自適應存儲器，其特征在于包括內部存儲單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，以碼塊為單位乒乓存儲小波系數(shù)和長度斜率信息；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，以碼塊為單位兵兵存儲小波系數(shù)和長度斜率信息，以巾貞為單位兵兵存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，以碼塊為單位兵兵存儲小波系數(shù)和長度斜率信息；外部存儲單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，以幀為單位乒乓存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O吋，以幀為単位乒乓存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，不被占用，以節(jié)省資源，減少功耗；地址產生単元，用于對內部存儲單元進行存儲區(qū)邏輯劃分，并產生數(shù)據(jù)在內部存儲單元和外部存儲單元的存儲地址和讀取地址； 復選單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，從外部存儲單元中讀取碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，從內部存儲單元中讀取碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，從外部存儲單元中讀取碼流；從內部存儲單元中讀取小波系數(shù)和長度斜率信息。上述基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，寬臨界點是指圖像輸入設備輸入的最大圖像的寬度的一半。上述基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在干，內部存儲單元由小波系數(shù)存儲模塊和長度斜率信息存儲模塊組成，該小波系數(shù)存儲模塊包括2 X (3N+1)個內部單端ロ的隨機存取存儲器RAM，其中N為小波變換的級數(shù)，3N+1為對應的子帶個數(shù)，存儲N級小波系數(shù)的內部單端ロ隨機存取存儲器RAM的存儲深度有N種，各級的存儲深度分別為設定的最大分辨率對應的該級子帶寬度的最大值與比特平面編碼的碼塊高度的乘積；該長度斜率信息存儲模塊包括2個相同存儲深度的內部單端ロ RAM，其存儲深度均為設定的最大分辨率對應的碼塊數(shù)目的最大值與編碼通道PASS數(shù)目的最大值的乘積；所述設定的最大分辯率是指圖像輸入設備輸入圖像的最大的分辨率。上述基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在干，內部存儲單元中的小波系數(shù)存儲模塊，用于存儲小波系數(shù)和碼流；當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時小波系數(shù)存儲模塊只用于以碼塊為單位乒乓存儲各個子帶的小波系數(shù)；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，利用小波系數(shù)存儲模塊的剩余空間存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，小波系數(shù)存儲模塊只用于存儲小波系數(shù)，剰余的空間空閑。上述基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在干，內部存儲單元中的長度斜率信息存儲模塊，用于存儲長度斜率信息和碼流；當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，長度斜率信息存儲模塊只用于以碼塊為單位乒乓存儲長度斜率信息；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，利用長度斜率信息存儲模塊的剩余空間存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O吋，長度斜率信息存儲模塊只用于存儲長度斜率信息，剰余的空間空閑。上述基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，外部存儲單元由兩片靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM或同步動態(tài)隨機存取存儲器SDRAM組成，第一片SRAM或SDRAM用于存儲奇數(shù)幀圖像的碼流，第二片SRAM或SDRAM用于存儲偶數(shù)幀圖像的碼流。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于JPEG2000標準的自適應存儲方法，具體步驟如下(I)根據(jù)圖像輸入設備的種類確定出最大輸入圖像的分辨率WmaxXHmax ；
其中，Wniax是最大輸入圖像的寬度，Hmax是最大輸入圖像的高度；(2)從圖像輸入設備讀取圖像數(shù)據(jù)，井根據(jù)JPEG2000標準對輸入圖像進行預處理和離散小波變換，得到各個子帶的小波系數(shù)和編碼信息；(3)根據(jù)最大輸入圖像的寬度Wmax，按照JPEG2000標準求出第I級各子帶的最大寬度Wlmax，第2級各子帶的最大寬度W2max，……，第N級各子帶的最大寬度WNmax，其中，N為小波變換的級數(shù)；(4)按照JPEG2000標準和編碼信息先進行比特平面編碼，再依次進行算木編碼、率失真優(yōu)化和碼流組織，得到長度斜率信息和碼流；(5)根據(jù)比特平面編碼的碼塊大小和步驟(I)中確定的最大輸入圖像的分辨率WmaxXHmax,按照JPEG2000標準求出碼塊數(shù)目的最大值Nm。和編碼通道PASS數(shù)目的最大值
權利要求
1.一種基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于包括內部存儲單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，以碼塊為單位乒乓存儲小波系數(shù)和長度斜率信息；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時， 以碼塊為單位乒乓存儲小波系數(shù)和長度斜率信息，以幀為單位乒乓存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，以碼塊為單位兵兵存儲小波系數(shù)和長度斜率信息；外部存儲單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，以幀為單位乒乓存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，以幀為單位乒乓存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，不被占用，以節(jié)省資源，減少功耗；地址產生單元，用于對內部存儲單元進行存儲區(qū)邏輯劃分，并產生數(shù)據(jù)在內部存儲單元和外部存儲單元的存儲地址和讀取地址；復選單元，用于當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，從外部存儲單元中讀取碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，從內部存儲單元中讀取碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，從外部存儲單元中讀取碼流；從內部存儲單元中讀取小波系數(shù)和長度斜率信息。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，寬臨界點是指圖像輸入設備輸入的最大圖像的寬度的一半。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，內部存儲單元由小波系數(shù)存儲模塊和長度斜率信息存儲模塊組成，該小波系數(shù)存儲模塊包括 2 X (3N+1)個內部單端口的隨機存取存儲器RAM，其中N為小波變換的級數(shù)，3N+1為對應的子帶個數(shù)，存儲N級小波系數(shù)的內部單端口隨機存取存儲器RAM的存儲深度有N種，各級的存儲深度分別為設定的最大分辨率對應的該級子帶寬度的最大值與比特平面編碼的碼塊高度的乘積；該長度斜率信息存儲模塊包括2個相同存儲深度的內部單端口 RAM，其存儲深度均為設定的最大分辨率對應的碼塊數(shù)目的最大值與編碼通道PASS數(shù)目的最大值的乘積；所述設定的最大分辯率是指圖像輸入設備的最大分辨率。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，小波系數(shù)存儲模塊，用于存儲小波系數(shù)和碼流；當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時小波系數(shù)存儲模塊只用于以碼塊為單位乒乓存儲各個子帶的小波系數(shù)；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，利用小波系數(shù)存儲模塊的剩余空間存儲碼流；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，小波系數(shù)存儲模塊只用于存儲小波系數(shù)，剩余的空間空閑。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，長度斜率信息存儲模塊，用于存儲長度斜率信息和碼流；當輸入圖像的寬度大于寬臨界點時，長度斜率信息存儲模塊只用于以碼塊為單位乒乓存儲長度斜率信息；當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為I時，利用長度斜率信息存儲模塊的剩余空間存儲碼流； 當輸入圖像的寬度小于等于寬臨界點，且存儲模式控制參數(shù)為O時，長度斜率信息存儲模塊只用于存儲長度斜率信息，剩余的空間空閑。
6.根據(jù)權利要求I所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲器，其特征在于，外部存儲單元由兩片靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM或同步動態(tài)隨機存取存儲器SDRAM組成，第一片SRAM 或SDRAM用于存儲奇數(shù)幀圖像的碼流，第二片SRAM或SDRAM用于存儲偶數(shù)幀圖像的碼流。
7.一種基于JPEG2000標準的自適應存儲方法，具體步驟如下(1)根據(jù)圖像輸入設備的種類確定出最大輸入圖像的分辨率WmaxXHmax；其中，Wniax是最大輸入圖像的寬度，Hmax是最大輸入圖像的高度；(2)從圖像輸入設備讀取圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù)JPEG2000標準對輸入圖像進行預處理和離散小波變換，得到各個子帶的小波系數(shù)和編碼信息；(3)根據(jù)最大輸入圖像的寬度Wmax，按照JPEG2000標準求出第I級各子帶的最大寬度 Wlmax，第2級各子帶的最大寬度W2max,……第N級各子帶的最大寬度WNmax，其中，N為小波變換的級數(shù)；(4)按照JPEG2000標準和編碼信息先進行比特平面編碼，再依次進行算術編碼、率失真優(yōu)化和碼流組織，得到長度斜率信息和碼流；(5)根據(jù)比特平面編碼的碼塊大小和步驟(I)中確定的最大輸入圖像的分辨率 WmaxXHmax,按照JPEG2000標準求出碼塊數(shù)目的最大值Nm。和編碼通道PASS數(shù)目的最大值Nmp ;(6)根據(jù)Nm。、Nmp和各級子帶的最大寬度Wlmax，W2max,……，ffNmax,設定共享存儲器的存儲空間大小Ms為
8.根據(jù)權利要求7所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲方法，其中所述步驟(10) 中共享模式，是指不占用非共享存儲器，而僅利用共享存儲器存儲小波系數(shù)、長度斜率信息和碼流，即將共享存儲器劃分為小波系數(shù)存儲區(qū)、長度斜率信息存儲區(qū)和碼流存儲區(qū)，假設小波變換級數(shù)為N，則將小波系數(shù)存儲區(qū)劃分為2X (3N+1)塊子區(qū)域，用于以碼塊為單位乒乓存儲各個子帶小波系數(shù)，將長度斜率信息存儲區(qū)分為相等的2組，用于以碼塊為單位乒乓存儲長度斜率信息，將碼流存儲區(qū)劃分為相等的2組，用于以幀為單位乒乓存儲奇、偶幀圖像的碼流。
9.根據(jù)權利要求7所述的基于JPEG2000標準的自適應存儲方法，其中所述步驟(10) 中非共享模式，是指利用共享存儲器存儲小波系數(shù)和長度斜率信息，而利用非共享存儲器存儲碼流，即將共享存儲器劃分為小波系數(shù)存儲區(qū)和長度斜率信息存儲區(qū)，假設小波變換級數(shù)為N，則將小波系數(shù)存儲區(qū)劃分為2X (3N+1)塊子區(qū)域，用于以碼塊為單位乒乓存儲各個子帶小波系數(shù)，將長度斜率信息存儲區(qū)分為相等的2組，用于以碼塊為單位乒乓存儲長度斜率信息，將非共享存儲器分為相等的2組，用于以幀為單位乒乓存儲奇、偶幀圖像的碼流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于JPEG2000標準的自適應存儲器，主要解決現(xiàn)有圖像壓縮系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲時資源和功耗浪費的問題。本存儲器包括內部存儲單元，外部存儲單元，地址產生單元和復選單元。在低分辨率圖像壓縮時用內部存儲單元存儲小波系數(shù)、長度斜率信息和碼流；在高分辨率圖像壓縮時，用內部存儲單元存儲小波系數(shù)和長度斜率信息，用外部存儲單元存儲碼流；地址產生單元根據(jù)輸入圖像的分辨率自適應地產生該三種數(shù)據(jù)的存儲地址和讀取地址，并指定內部存儲單元中可以存儲碼流的存儲區(qū)域；復選單元根據(jù)輸入圖像的分辨率自適應地從內部存儲單元或外部存儲單元中讀取數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有節(jié)省資源和低功耗的優(yōu)點，可用于分辨率可變的圖像壓縮系統(tǒng)。
文檔編號H04N7/26GK102695060SQ20121019435
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權日2012年6月13日
發(fā)明者劉凱, 吳成柯, 李云松, 艾波, 郭杰, 雷杰 申請人:西安電子科技大學