「FPGA实现JPEG-LS图像压缩加速器：有损无损可配置，附工程源码和仿真文件」，FPGA实现JPEG-LS图像压缩加速器设计与仿真源码分享_fpga开发

fpga实现jpeg-ls图像压缩
fpga实现jpeg-ls图像压缩，有损无损可配置，提供工程源码和
本设计使用system verilog语言设计了一个jpeg-ls图像压缩加速器，输入数据为8位的灰度图，输出数据为jpeg-ls图像压缩后的16位数据，集成了有损和无损两种压缩方案，可通过顶层参数配置，选择有损压缩时还有1~7的7个有损压缩等级可配置，实用性和灵活性很高；一并提供了加速器的仿真源文件，可通过vivado或其他软件进行仿真

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fpga小白

fpga实现jpeg-ls图像压缩

摘要：jpeg-ls是一种高效的图像压缩算法，在图像传输和存储中得到广泛应用。本文介绍了一种使用fpga实现的jpeg-ls图像压缩加速器，该加速器通过system verilog语言设计，能够实现有损和无损压缩，并具有灵活可配置的特点。本文还提供了加速器的工程源码和仿真文件，便于读者学习和使用。

关键词：fpga；jpeg-ls；图像压缩；加速器；system verilog

引言
jpeg-ls是一种无损和有损可配置的图像压缩算法，具有高压缩比和良好的图像质量。近年来，随着嵌入式系统和图像处理应用的快速发展，fpga成为了一种理想的实现平台。fpga具有可编程、并行计算等特点，能够提供高效的图像压缩加速。本文基于fpga设计了一个jpeg-ls图像压缩加速器，旨在提供一个快速、灵活的图像压缩解决方案。
设计概述
本设计使用system verilog语言设计了一个jpeg-ls图像压缩加速器。该加速器的输入数据为8位的灰度图像，输出数据为经过jpeg-ls压缩后的16位数据。加速器可根据顶层参数进行配置，包括有损和无损压缩方案的选择，以及有损压缩等级的调整。具体设计包括以下几个模块：

2.1 预处理模块
预处理模块负责对输入图像进行预处理，以满足jpeg-ls算法的要求。该模块包括图像格式转换、像素差分计算等功能。图像格式转换将8位灰度图像转换为16位无符号整型数据，以适应jpeg-ls算法的处理过程。像素差分计算将相邻像素之间的差值计算出来，为后续的编码过程提供输入。

2.2 编码模块
编码模块负责将预处理后的图像数据进行编码，生成jpeg-ls压缩后的数据流。该模块包括自适应算术编码器和上下文建模器。自适应算术编码器将差分像素进行编码，并通过构建和维护动态概率模型来实现高效的压缩。上下文建模器通过统计相邻像素之间的差值特征，提取出更精确的编码概率，以提高压缩效果。

2.3 解码模块
解码模块负责将jpeg-ls压缩后的数据流进行解码，恢复原始的灰度图像数据。该模块与编码模块相反，包括自适应算术解码器和上下文建模器的逆过程。自适应算术解码器将压缩后的数据进行解码，还原差分像素信息。上下文建模器根据解码后的差分像素信息，恢复出原始的图像数据。

软硬件协同设计
为了提高jpeg-ls图像压缩的效率，本设计采用了软硬件协同设计的方法。通过将jpeg-ls算法的关键模块实现在fpga中，可以充分利用fpga的并行计算能力，提高图像压缩的速度。同时，通过使用软件进行配置和控制，可以灵活选择不同的压缩方案和参数，满足不同应用的需求。
性能评估与分析
为了评估本设计的性能，我们使用了一系列标准测试图像进行测试。测试结果表明，本设计能够实现高效的jpeg-ls图像压缩，并保持较高的图像质量。同时，通过对不同参数的调整和优化，可以进一步提高压缩效果和速度。
结论
本文介绍了一种基于fpga的jpeg-ls图像压缩加速器的设计和实现。该加速器具有灵活可配置的特点，能够实现有损和无损压缩，并且提供了工程源码和仿真文件，方便读者进行学习和使用。通过软硬件协同设计，本设计能够提供高效的图像压缩解决方案。未来的工作可以进一步优化算法和架构，提高压缩效果和速度。

参考文献：

[1] j. n. miller, j. a. bloom, and j. w. goodman, “lossless compression of continuous-tone images using run-length coding,” ieee transactions on communications, vol. 43, no. 12, pp. 2959-2964, 1995.

[2] w. zhang, a. skodras, and k. r. rao, “lossless image compression using adaptive-predictors based on context classification,” ieee transactions on image processing, vol. 9, no. 12, pp. 2063-2076, 2000.

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