[发明专利]一种提高JPEG2000 MQ解码效率的方法和电路

说明书

技术领域

本发明是一种能够提高JPEG2000中MQ解码效率的方法和电路，主要应用于多媒体图像处理领域。

背景技术

JPEG2000是新一代的静态图像压缩标准，已被应用在互联网、图像传真、打印扫描等多个领域。与JPEG相比，JPEG2000提供了更高的压缩率以及更多新功能。JPEG 2000放弃了JPEG所采用的以离散余弦变换为主的区块编码方式，采用以小波变换为主的多解析编码方式。

JPEG2000编码器和解码器的结构框图如图1所示。编码器首先对源图像数据进行离散小波变换，然后对变换后的小波系数进行量化，接着对量化后的数据熵编码，最后形成输出码流。解码器是编码器的逆过程，首先对压缩码流进行熵解码，然后解量化和小波反变换，最后生成重建图像数据。

其中JPEG2000的熵编码部分又分为位平面编码和MQ编码，位平面编码器根据上下文(Context)生成机制按一定的顺序扫描码块中的所有位，并为每一位生成一个上下文。MQ编码器根据生成的上下文，对每一位进行MQ编码。解码时，位平面解码器按照与编码时同样的扫描方式生成每一个上下文，并发送到MQ解码器，MQ解码器根据压缩码流和输入的上下文，生成解码数据。图2是MQ解码器的输入输出数据流，其中CX是上下文，BitStream是压缩码流，D是解码数据。

MQ编解码算法对自适应算数编码进行了改进，其主要思想是限制小数点后的位数。在编/解码过程中，保证0.75≤A＜1.5，用0x8000来代表0.75，省略了乘法运算，增加了条件交换、位填充策略和概率估计学习过程。

JPEG2000标准中详细规定了MQ解码器的寄存器结构和操作流程。其操作流程包括DECODE、MPS_EXCHANGE、LPS_EXCHANGE、RENORMD、BYTEIN、INITDEC六个子流程。详见JPEG-2000 Part1 Final Committee Draft Version 1.0，ISO/IECJTC1/SC29/WG1N1646R，2000。

从JPEG2000标准的MQ解码流程可以看出，MQ解码算法中存在很多判断、分支及循环的操作，适合软件实现，复杂度高，执行速度很慢。在硬件实现时，如果仍然按照标准流程进行判断计算，将会造成解码效率低下，需要很多个时钟周期才能解码出一个CX对应的数据D。

此外，在JPEG2000的熵解码中，MQ解码与位平面解码是一个串行操作的过程。MQ解码器要等位平面解码出一个CX后，才能解码出对应的数据D；而位平面解码器也需要等待MQ解码输出当前的D后，才能生成下一个CX。这样，MQ解码器工作时，位平面解码器将处于IDLE状态；而位平面解码器工作时，MQ解码器将处于IDLE状态。因此，MQ解码的效率低下也将极大的影响位平面解码器的效率。

发明内容

为了提高硬件实现的MQ解码器的执行效率，我们对MQ解码器的解码流程进行了优化，对条件判断进行归纳和化简，改进了MQ解码器中的CX状态表和PET表，采用了整体移位和快速字节输入的方法，从而达到高速解码的目的。

本发明提出了一种提高JPEG2000中MQ解码效率的方法和电路。解码方法和解码电路的具体内容包括：对概率估计和解码的改进，对区间计算的化简，对区间重整判断和上下文状态表更新的改进，对整体移位位数计算的改进，对字节输入方法的改进等几个方面。

如前所述，MQ解码与位平面解码是一个串行操作的过程，位平面解码器输出一个CX后，必须等待MQ解码出对应的D后，才能够生成下一个CX。因此，MQ解码器接收到CX后，应尽快的输出结果D，以减少位平面解码器的等待时间。为此，我们对概率估计和解码的过程进行了优化。