基于Blackfin533的CCSDS图像压缩算法编码优化

2010-12-18 18:17:26来源: 电子科技 关键字:Blackfin  图像压缩  编码器
  摘要通过程序结构的调整,编码结构的优化及代码的汇编级优化,完成编码器DSP高效实现。实验结果表明,优化后的编码器降低了运算复杂度,提高了CCSDS图像压缩算法的实时性。

  空间数据咨询会(CCSDS)于2005年11月提出的针对空间应用的CCSDS图像压缩算法,具有良好的图像压缩性能和抗误码能力,同时算法复杂度较低。但在具体硬件实现时,仍不能够满足实时高效的要求,因此,必须对该算法的硬件实现进行改进和优化。文中针对这一问题,提出编码优化方案,提高算法的实时性。采用ADI公司的Blackfin533芯片以及Visual DSP++5.0仿真平台,是实现CCSDS编码器的有效途径。

1 编码优化

  文中采用CCSDS图像压缩算法编、解码的C程序源代码。通过以下几个方面实现优化:调整程序结构;编码结构的优化;代码的汇编级优化。

  1.1 程序结构调整

  选用的源代码是符合CCSDS图像压缩算法标准流程的编、解码器源代码,代码容量约为326 kB,对于实时图像压缩,其中含有大量的冗余代码,而所用芯片的64 kB指令存储器是远远满足不了要求的,因此,要将CCSDS源代码移植到DSP上,就必须调整程序结构,去掉冗余代码,降低程序所占内存

  (1)删除与编码无关的代码。(2)删除冗余判断。(3)删除不必要的中间变量。(4)改写编码主函数。

  经过以上优化,代码容量降低为56 kB,这样,所选用的Blackfin533芯片的L1指令存储器就足以容纳,而无需利用高速Cache和DMA进行指令的传输,提高了编码效率

  1.2 主要函数和数据的优化

  在以上优化的基础上,采用Blackfin533芯片对Lena图像进行压缩,压缩比率为8:1,时间为3425 ms,远达不到实时性的要求。因此,还需对编码结构和算法进行改进,以提高编码速度。

  (1)编码选项的选取。

  在CCSDS图像压缩算法中有多种编码供选取,增大了算法的灵活性,但也增加了算法硬件实现的复杂度,并且这些编码选项在实现时存在大量判断语句。一般情况下,判断分支会打断DSP指令运行的流水线,从而影响编码运行时间。所以在进行DSP移植时应进行编码选项。

  1)编码段大小S的选取:如图1所示,S>64时,重建图像的客观质量增加趋于平缓,所以在实现时选择S大小为64,这样一个编码段所需的编码原数据存储量为8kB,从而可以保证对编码段的编码过程在数据存储器L1中完成,而无需Cache和DMA在各级存储器之间转移数据,提高了编码效率。


  2)DC系数编码选项k的选取:标准中提供了最优化和启发式两种k值选择方式,文中选择复杂度较低的启发式选取方案。

  (2)程序级优化。

  1)Blackfin533是16位定点DSP处理器,而在源代码中使用的是浮点DWT,移植在定点DSP中运行需要大量时间。测试结果表明:对512× 512的图像进行浮点DWI变换耗时3000 ms以上,影响了CCSDS图像压缩算法的编码效率。因此在实现过程中,采用定点化的方法实现浮点DWT,并最终汇编化,使对图像进行浮点DWT处理的时间降低到12 ms以下。

  2)源代码中有大量数组类型的指针变量,其缓冲区是通过malloc和calloc等函数进行动态分配的,这样会占用大量的编码时间和可能会导致内存泄露以及导致DMA数组传输错误等问题,所以在实现过程中,由于所需编码的图像信息是可以事先得知的,于是可用静态数组来代替动态申请的数组,这样不仅指定了分配的位置,便于DMA传输,还缩短了编码时间。

  3)编码块的数据格式选取:源代码中是将一个编码块按照二维数组的格式进行存储的,即8×8的格式。在实现过程中发现,DC系数编码及AC系数字的映射过程对二维数组的索引取值耗时很长,因此可以将编码块改成一维数组,即1×64的组织形式,这样在实现过程中可以减少编码时间。

  

[1] [2]

关键字:Blackfin  图像压缩  编码器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/1218/article_3360.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于龙芯3B的H.264解码器的向量化
下一篇:WAPI基础架构虎符TePA获中国专利金奖

论坛活动 E手掌握
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
Blackfin
图像压缩
编码器

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 视频监控 智能卡 防盗报警 智能管理 处理器 传感器 其他技术 综合资讯 安防论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved