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图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 学生姓名：崔 磊 指导老师：张荣芬 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 本次设计的内容 本次设计主要以离散余弦变换的数学算法研究为基础，首先建立了二维离散余弦逆变换的数学模型；然后采用快速行列分解方法实现了该算法的硬件设计（VHDL描述）；最后在QUARTUS II平台上实现了功能仿真，结果正确。 论文的前两章主要是介绍一些相关的知识，从第三章开始主要是这次论文的设计部分，及仿真部分。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 论文的背景及前景 在过去的十年，数字图像存储和交换发展很快。数码相机和廉价扫描仪刺激了数字图像广泛应用于消费和商业领域,解压缩运用在数字图像技术的每个领域。 目前，图像的正交变换被广泛应用于图像的特征提取，图像增强图像复原，图像压缩和图像识别等领域。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 IDCT数学算法的研究 由1D-DCT?1D-IDCT 由2D-DCT?2D-IDCT 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 2D-IDCT快速变换的实现方法主要有两种： 1.快速行列式分解法：利用2D-IDCT变换的可分解特性，首先对IDCT矩阵的每一行进行1D-IDCT变换，然后对变换结果的每一列进行1D-IDCT变换，得到2D-IDCT变换的结果。对于8x8子块，需要进行16次的8点一维变换。 2.直接法实现变换：是通过多项式转换把要进行变换子块分成8组进行1D-IDCT变换，然后把变换的结果进行加减组合，得到2D-IDCT变换结果。对于8x8子块，需8次一维变换和附加组合运算。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 综上两种方法相比，第二种方法实现2D-IDCT变换只需要8次1D-IDCT减少了资源消耗，但是时序控制复杂。第一种方法的算法规律性强，实现结构直观，时序控制简单，本次设计采用行列分解算法。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 IDCT硬件模块的研究 2D-IDCT设计结构原理： 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 IDCT功能仿真 2D-IDCT输入数据： 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 2D-IDCT输出结果： 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 本次得到的数据通过Matlab精确计算的结果比对可知，2D-IDCT模块的设计能够基本正确计算结果，误差主要受系数的近似截取和乘法器的精度影响。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 总结 本文是针对JPEG标准的基本系统，应用VHDL硬件描述语言，设计并实现了基于FPGA的图像解码主要模块。设计充分利用了自顶向下的设计方法，使整个系统设计思路清晰、电路简单、功能实用、工作稳定；采用行列分解算法较快速简单的完成了设计要求。 但是由于工作量较大，时间有限，在未来的工作中还有许多可以改善和补充的方面。 图像编解码中IDCT的FPGA实现研究 谢谢! 希望各位老师批评指正！