JPEG2000是联合图像专家组于2000年12月制定的新一代静止图像压缩标准.相对于JPEG标准,熵编码部分采用了基于上下文的自适应二进制算术编码,其压缩性能要优于JPEG.本文研究了算术编码的原理,完成了JPEG2000中算术编码的C语言实现,以及电路设计并在FPGA上进行了验证. 首先,本文研究了算术编码的基本原理.分析了JPEG2000中的算术编码算法的关键技术,主要包括自适应概率估计,有限精度的实现和去除乘法运算这几个方面.在以上分析的基础上,为了发挥硬件并行计算的特性,对算法流程进行了改进. 接着,本文完成了JPEG2000中算术编码的C语言实现,用C语言完成编码算法和解码算法,验证了算术编码功能的正确性. 然后,本文完成了JPEG2000中算术编码的电路设计,编写了算术编码器的Verilog代码,用Modelsim软件对代码进行了仿真,并在Quartus5.0软件中对其进行了综合和时序仿真,在Altera Cyclone2系列的EP2C35F672C8器件上,得到综合后所用的逻辑单元(LE)总数为672,最高时钟频率为63.37MHz,并且时序仿真的结果与功能仿真结果一致. 最后,为了对算术编码进行FPGA验证,本文在FPGA上实现了并口摄像头的连续数据采集系统,通过该系统可以正确的采集到实时图像.使用该数据采集系统把算术编码得到的压缩码流发送到电脑上,用软件对压缩码流进行解码,恢复出了压缩前的数据.结果显示,算术编码器功能正确可靠,并可以作为单独的IP核应用在JPEG2000图像压缩芯片中.
