(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và thiết kế phần cứng cho bộ biến đổi WAVELET thuận (FDWT) hỗ trợ roi trong chuẩn nén ảnh JPEG2000

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực kết luận văn có tham khảo phần đề tài “nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm chip nén ảnh theo tiêu chuẩn JPEG2000 chip ADC đa thử nghiệm, Mã số KC.01.13/11-15 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Minh Khánh Ngọc Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo thiết kế vi mạch” đề tài mã số KC.01.13/11-15 Đề tài tơi có danh sách tham gia thực đƣợc đồng ý chủ nhiệm đề tài ThS Nguyễn Minh Khánh Ngọc cho phép sử dụng phần kết Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) Bạch Tuấn Đồng ii LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cám ơn quý thầy cô khoa Điện-Điện Tử, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật - Tp.HCM, đặc biệt thầy TS Lê Mỹ Hà môn kỹ thuật điện nhận lời hƣớng dẫn có ý kiến nhận xét cần thiết, làm tảng cho thực đề tài Luận văn thành đề tài mã số KC.01.13/11-15 Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Bộ Khoa học Cơng nghệ, Văn phịng chƣơng trình trọng điểm cấp Nhà nƣớc, Ban Chƣơng trình KC.01 đầu tƣ kinh phí cho đề tài Tơi gửi lời cảm ơn chân thành đến Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo Thiết kế Vi mạch trực thuộc Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh (ICDREC), đồng nghiệp giúp đỡ nhiệt tình để tơi có hội tham gia đề tài Cảm ơn Bố Mẹ, Vợ tạo điều kiện tốt suốt chặng đƣờng học sau đại học, cảm ơn bạn bè động viên, khích lệ, giúp đỡ mặt trình làm luận văn tốt nghiệp Trong trình làm luận văn thạc sỹ, có lẽ khơng thể tránh khỏi sai sót, mong nhận đƣợc nhận xét, góp ý, hƣớng dẫn giúp đỡ q thầy bạn iii TĨM TẮT JPEG2000 chuẩn quốc tế nén ảnh, đƣợc liên kết phát triển Tổ Chức International Organization for Standardization (ISO) Internaltional Electro technical Commission (IEC) đƣợc đề xuất Internetional Telecommunications Union (ITU) Chuẩn JPEG2000 đời khắc phục nhiều hạn chế JPEG ứng dụng tƣơng tác đa phƣơng tiện JPEG2000 đƣợc phát triển dựa lý thuyết biến đổi wavelet thay DCT nhƣ JPEG Có thể nói, nén ảnh phƣơng pháp JPEG2000 cho chất lƣợng tốt, tỷ lệ nén cao Tuy nhiên, thuật toán phức tạp tiêu tốn nhiều thời gian xử lý Đối với ứng dụng nhúng thiết bị cầm tay, vi xử lý đa dụng hệ thống không đủ khả để thực thuật toán thời gian thực (real time) Do vậy, hãng thiết kế vi mạch lớn cho đời lõi IP core chip IC nén ảnh theo thời gian thực, cải thiện tốc độ hệ thống Nội dung nghiên cứu tập trung vào xây dựng lõi IP cứng mềm nén ảnh theo tiêu chuẩn JPEG2000 iv ABSTRACT JPEG2000 is a new international standard for image compression This image compression standard is a result of collaborative efforts by the International Telecommunication Union (ITU), International Organization for Standardization (ISO), and International Electro technical Commission (IEC) JPEG2000 was born to overcome many limitations of the JPEG in the application of multimedia interactive The JPEG2000 algorithm has been developed based on the discrete wavelet transform (DWT) technique as opposed to the discrete cosine transform (DCT) based current JPEG We can say, JPEG2000 image compression method offers good quality, high compression ratio However, this algorithm is really complex and time-consuming process For embedded applications and handheld devices, the processor of the system has insufficient capacity to implement the algorithm in real time So, the large IC design companies have released the IP core and IC chip which can compress images in real time to improve system speed Research content focus on building a hard and soft IP core image compression standard JPEG2000 v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Biên chấm luận văn tốt nghiệp thạc sỹ năm 2015 Phiếu nhận xét luận văn thạc sỹ Đơn xin phép sử dụng kết đề tài Danh sách tác giả thực đề tài KHCN cấp nhà nƣớc LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH viii DANH SÁCH BẢNG xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 1.1.2 Trong nƣớc 1.2 Một số ứng dụng JPEG2000 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ đề tài 1.5 Nhƣợc điểm đề tài 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu kế hoạch thực CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khối biến đổi FDWT (Forward descrete wavelet transform) 2.2 Lƣợng tử 15 2.3 Lý thuyết tổng quan Quantization_buff 19 vi 2.4 Tổng quan lý thuyết khối ROI 19 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ LÕI IP TRÊN PHẦN CỨNG 22 3.1 Khối FDWT 22 3.1.1 Khối biến đối wavelet 22 3.1.2 Kiến trúc phần cứng khối FDWT 23 3.2 Thiết kế khối lƣợng tử 31 3.2.1 Tổng quát khối khối lƣợng tử 31 3.2.2 Phân tích thực 33 3.1.1 Tổng quát khối ROI 33 3.1.2 Chức chân 34 3.1.3 Sơ đồ thiết kế 36 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA THIẾT KẾ 45 4.1 Kiểm tra hoạt động khối DWT 45 4.2 Kiểm tra hoạt động khối lƣợng tử 50 4.3 Môi trƣờng kiểm tra ROI 52 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN MẠCH ĐIỆN TỬ FPGA 54 5.1 Sơ đồ khối hệ thống kiểm tra lõi IP nén ảnh JPEG2000 FPGA 54 5.2 Mô tả chức khối 56 5.3 Phƣơng pháp kiểm tra 57 5.4 Kết kiểm tra 57 5.5 Kết tổng hợp chạy mô 61 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN 67 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 1: Ứng dụng JPEG2000 chụp ảnh y sinh Hình 2: Ứng dụng JPEG2000 điện ảnh Hình 3: Ứng dụng JPEG2000 trắc địa Hình 4: Một số cơng ty giới phát triển chíp nén ảnh JPEG2000 Hình 1: Sơ đồ hệ thống nén ảnh chuẩn JPEG2000 Hình 2: Dãy lọc biến đổi Wavelet 10 Hình 3: Phân chia băng sử dụng 2D-DWT với level 11 Hình 4: Kiến trúc khối top-level 2D-DWT 11 Hình 5: Dãy lọc biến đổi Wavelet 13 Hình 6: Kiến trúc Lifting 14 Hình 7: Biến đổi wavelet level 15 Hình 8: Cách thực thi tạo mặt nạ cho khối ROI 20 Hình 9: Phƣơng pháp biến đổi S + P 21 Hình 1: Module biến đổi wavelet 22 Hình 2: Kiến trúc Lifting DWT1 col 24 Hình 3: Đƣờng data level 24 Hình 4: Kiến trúc biến đổi FDWT 1d 25 Hình 5: Luồng data biến đổi FDWT 2d 26 Hình 6: Kiến trúc phần cứng 1d 27 Hình 7: Kiến trúc 2_stages_calc 28 Hình 8: Máy trạng thái col_calc_fsm 28 Hình 9: Máy trạng thái row_calc_fsm 29 viii Hình 10: Kiến trúc khối line_2_matrix 29 Hình 11: Máy trạng thái khối Align 30 Hình 12: Kiến trúc khối Align 30 Hình 13: Sơ đồ chân khối lƣợng tử 31 Hình 14: Sơ đồ khối thực lƣợng tử hóa 33 Hình 15: Sơ đồ chân khối ROI 34 Hình 16: Module ROI liên kết với module khác 37 Hình 17: Ví dụ delay AVALON_SHIFT bit 37 Hình 18: Data truyền module JPEG2000enc_mask 38 Hình 19: Cách tính Hn theo column 39 Hình 20: Cách tính Ln theo column 39 Hình 21: Data đƣợc chia theo hàng ngang 39 Hình 22: Data đƣợc chia level 40 Hình 23: Cách tạo nhiều data đƣợc tạo level 41 Hình 24: ROI_MASK đƣợc tạo LEVEL 41 Hình 25: Phân vùng sub-band 42 Hình 26: Bộ giải mã vùng FIFO 43 Hình 27: Sơ đồ thời gian module ROI 43 Hình 28: Phƣơng pháp shift down background 44 Hình 1: Dạng sóng tín hiệu khối FDWT lossy 47 Hình 2: Dạng sóng tín hiệu khối FDWT lossless 49 Hình 3: Mơi trƣờng kiểm tra khối lƣợng tử 51 Hình 4: Sơ đồ kiểm tra mơi trƣờng C 51 Hình 5: Sơ đồ kiểm tra mơi trƣờng VCS 52 ix Hình 6: Dạng sóng tín hiệu khối Quantization 52 Hình 7: Sơ đồ kiểm tra khối ROI 53 Hình 1: Mơ hình mơ phần cứng 55 Hình 2: Bo mạch điện tử thực phô 55 Hình 3: Giao diện mơ 56 Hình 4: Kết nén khơng tổn hao 58 Hình 5: Kết nén tổn hao 59 Hình 6: Kết nén chế độ có ROI 60 x DANH SÁCH BẢNG TRANG Bảng 1: Kế hoạch thực Bảng 1: Giá trị gain [11] 16 Bảng 2: Giá trị Ri [11] 17 Bảng 3: Giá trị mantissa exponent [11] 17 Bảng 4: Giá trị bƣớc nhảy lƣợng tử[11] 18 Bảng 1: Bảng tín hiệu chân chức 22 Bảng 2: Cấu hình module FDWT 23 Bảng 3: Sơ đồ chân chức khối lƣợng tử 31 Bảng 4: Thơng số cấu hình khối lƣợng tử 32 Bảng 5: Chức chân tín hiệu 34 Bảng 6: Độ rộng bit phƣơng pháp shift down background [9] 44 Bảng 1: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level 1,2 61 Bảng 2: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level 62 Bảng 3: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level 4,5 62 Bảng 4: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level 1,2 63 Bảng 5: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level 64 Bảng 6: So sánh kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level 4,5 64 Bảng 7: Kết tổng hợp lõi nén ảnh JPEG2000 FPGA dòng Cyclone III 65 Bảng 8: Kết tổng hợp lõi IP nén ảnh JPEG2000 FPGA dòng Stratix III 66 Bảng 9: Thời gian nén hình kích thƣớc 128x128 256x256 67 Bảng 1: Bảng so sánh tài nguyên khối biến đổi FDWT 68 Bảng 2: Bảng so sánh độ rộng bit với chuẩn 68 Bảng 3: Nhƣợc điểm hƣớng phát triển 69 xi Hình 5-4: Kết nén khơng tổn hao 58 Hình 5-5: Kết nén tổn hao 59 Kết nén chọn chế độ có hỗ trợ ROI thể Hình 5-6 a b c d e f h g Hình 5-6: Kết nén chế độ có ROI a, Hình gốc kích thước 128x128 b,Hình nén ảnh chế độ có ROI c, Hình gốc kích thước 256x256 d,Hình nén ảnh chế độ có ROI e, Hình gốc kích thước 512x512 f, Hình nén ảnh chế độ có ROI g, Hình gốc kích thước 1024x1024 h, Hình nén ảnh chế độ có ROI 60 5.5 Kết tổng hợp mô Bảng 5-1, Bảng 5-2, Bảng 5-3 kết so sánh với C-model chế độ nén ảnh không tổn hao chuẩn JPEG2000 Bảng 5-4 Bảng 5-5 Bảng 5-6 nén tổn hao so với C-model Kết để mang tính chất khách quan đề tài so sánh PSNR tỷ lệ nén Ở chế độ nén có tổn hao phần quan trong chuẩn nén ảnh JPEG2000 Kết chế độ nén tổn hao độ PSNR lớn 40.Trong mắt người lớn 37 khơng phân biệt Trong chế độ nén tổn hao đề tài hỗ trợ level (level 1, level 2, level 3, level 4, lelve 5) Chế độ nén không tổn hao kết PSNR vô cùng, điểm đặc biệt nén ảnh JPEG200 so với chuẩn nén ảnh khác Bảng 5-1: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level 1,2 Ảnh nén Chế độ Lossless FDWT level Kích Dung Dung thước lượng nén(KB) (pixels) 128* 128 256* 256 512* 512 1024* 768 lượng FDWT level Dung Tỉ số PSN C-model DUT nén R 48.1 25.1 25.3 1.9 INF 192.1 142.6 142.5 768.1 363.5 2355.2 601.7 (kB) lượng nén(KB) Tỉ C- số model DUT nén PSN R 25.1 25.3 1.9 1.34 INF 141.6 141.5 1.35 INF 367.1 2.09 INF 355.3 355.2 2.16 INF 601.6 3.82 INF 563.5 563.4 4.18 INF 61 INF 1024* 1024 2048* 2048 4096* 3072 1407.3 1407.1 2.13 INF 1349.4 1349.1 2.22 INF 12288 3129.8 3129.2 3.75 INF 2944.7 2943.9 4.07 INF 10444 10444 49152 4096 10854.4 10854 4.52 INF 4.70 INF Bảng 5-2: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level Ảnh nén Chế độ Lossless FDWT level Kích Dung thước(pixels) lượng(kB) Dung lượng nén(KB) Cmodel Tỉ DUT nén số PSNR 128*128 48.1 25.1 25.3 1.9 INF 256*256 192.1 141.3 141.2 1.35 INF 512*512 768.1 353.2 353.1 2.17 INF 1024*768 2355.2 555.8 555.7 4.24 INF 1024*1024 3072 1342.5 1342.5 2.23 INF 2048*2048 12288 2917.6 2916.8 4.11 INF 4096*4096 49152 10342.4 10342.3 4.75 INF Bảng 5-3: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossless level 4,5 Ảnh nén Kích Chế độ Lossless Dun FDWT level FDWT level 62 thước( g pixels) lượn Tỉ số nén PSNR Dung lượng nén Tỉ số nén PSNR Dung lượng nén g(kB Cmod el Desi gn C- De C- mo sig mo sig mod del n del n el 2.0 2.0 Inf Inf 97 997 Inf Inf 512*5 7864 361 374 12 86 950 565 1024* 3145 134 134 2.3 2.3 1024 784 195 164 44 447 2048* 1258 291 291 4.3 4.3 2048 2968 480 389 16 183 3072* 1887 754 753 2.5 2048 4424 043 884 03 De C- Desi gn C- De C- De mo sig mo sig del n del n Inf Inf Inf Inf Inf Inf 2.5 Inf Inf Inf Inf 036 140 134 2.2 2.3 549 106 38 457 291 291 4.3 4.3 123 102 22 225 753 753 2.5 2.5 242 197 05 059 Bảng 5-4: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level 1,2 Ảnh nén Kích Chế độ Lossy Dung thước(pixels) lượng(kB) FDWT level FDWT level Dung Dung lượng nén Tỉ số C- nén model Design 63 nén PSNR Cmodel lượng Tỉ số Design nén PSNR 128*128 48.1 19.8 20 2.405 50.513 18.9 19.1 2.518 50.302 256*256 192.1 74.8 75.6 2.541 49.848 69.8 70.7 2.717 49.619 512*512 768.1 276.2 274.4 2.799 51.098 253.3 251.3 3.056 50.841 1024*768 2355.2 393.8 384 6.133 51.833 325 318.5 7.394 51.578 1024*1024 3072 828.6 946.0 3.247 50.630 840.3 831 3.696 50.336 2048*2048 12288 1740.8 2150.4 5.714 52.295 1843.2 1843.1 6.667 52.127 4096*4096 49152 5836.8 7168.0 6.857 51.821 6144.0 6041.6 8.135 51.953 Bảng 5-5: Kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level Ảnh nén Chế độ Lossy FDWT level Kích Dung thước(pixels) lượng(kB) Dung lượng nén Cmodel Tỉ số Design nén PSNR 128*128 48.1 256*256 192.1 68.7 69.5 2.764 49.563 512*512 768.1 248.5 246.5 3.116 50.796 1024*768 2355.2 307.9 301.5 7.811 51.447 1024*1024 3072 824.6 815.2 3.768 50.289 2048*2048 12288 1740.8 1740.7 7.085 52.047 4096*4096 49152 5836.8 5734.4 8.571 51.792 Bảng 5-6: So sánh kết nén DUT Cmodel chế độ Lossy level 4,5 64 Ảnh nén Chế độ Lossy FDWT level Kích Dun thước( g pixels) lượn g(kB FDWT level Tỉ số nén PSNR Dung lượng nén Cmod el Desi gn Tỉ số nén PSNR Dung lượng nén C- De C- mo sig mo sig mod del n del n el 2.9 3.0 45 44 76 025 512*5 7864 254 261 12 86 951 947 1024* 3145 843 833 1024 784 470 655 2024* 1258 181 179 6.9 7.0 2028 2968 306 169 40 229 3072* 1887 443 465 4.2 4.0 2048 4424 437 703 56 529 De C- Des ign C- De C- De mo sig mo sig del n del n 3.5 3.7 44 44 64 802 46 45 3.7 3.7 45 44 29 735 882 832 662 183 45 180 178 6.9 7.0 776 732 60 401 41 442 465 306 703 46 48 Một số tổng hợp bo mạch điện tử FPGA Bảng 5-7: Kết tổng hợp lõi nén ảnh JPEG2000 FPGA dòng Cyclone III Family Cyclone III Device EP3C80F780C6 65 Logic elements (LEs) 49.044 (60% ) Memory bits 647.396 (23 % ) Embedded Multiplier 9-bit 108 (22% ) elements Fmax 74.77 MHz Bảng 5-8: Kết tổng hợp lõi IP nén ảnh JPEG2000 FPGA dòng Stratix III Family Stratix III Device EP3SE80F780C2 Combinational ALUTs 21.763 (34%) Memory bits 645.428 (10%) DSP block 18-bit elements 98 (15%) Fmax 146.13 MHz Trong Bảng 5-9 thống kê thời gian hệ thống thực chay Trong mô thực với kích thước hình 128x128 thành phần màu Nén liên tiếp hình với nhau, thời gian hình chậm tính từ lúc bắt đầu nhận đến lúc kết thúc Và thời trình khởi động Các hình sau nén nhanh lúc chờ kết hình hình xử lý nên rút ngắn thời gian thực Bảng 5-9 Thời gian nén hình kích thước 128x128 256x256 Thời gian xử lý hình khác độ phân giải khác nhau, hình mà có nhiều chi tiết thay đổi tốc độ xử lý chậm hình chi tiết Nén hình có kích thước 128x128 256x256 độ rộng bit 24bit Thời gian nén hìn 66 Bảng 5-9: Thời gian nén hình kích thước 128x128 256x256 Hình Kích thước Thời gian nén lõi IP JPEG2000 Hình 128x128 14453550 ns Hình 128x128 13286450 ns Hình 128x128 9141150 ns Hình 128x128 10418750 ns Hình 128x128 8883650 ns Hình 128x128 9889050 ns Hình 256x256 44852850 ns Hình 256x256 38983800 ns Hình 256x256 39554700 ns Hình 256x256 40379950 ns Hình 256x256 38983800 ns Hình 256x256 39554650 ns CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN Trong luận văn nén ảnh JPEG2000 chế độ nén tổn hao nén khơng tổn hao Luận văn hồn thành thiết kế hoàn thành lõi IP biến đổi thuận FDWT chuẩn nén ảnh JPEG2000 hỗ trợ ROI, tìm giá trị mantisa (5 bit) exponent (11bit) trình biến đổi lượng tử công bố tài liệu tham khảo[11], Nén phần cứng bo mạch FPGA (DE3) Giá trị PSNR chế độ nén không tổn hao vô cùng, chất lượng hình ảnh phục hồi lại giống hồn tồn so với hình gốc Đây đặc điểm mà có JPEG2000 thực hện Trong báo cáo hoàn thành mức độ FDWT (level 1, 67 level 2, level 3, level 4, level 5) Đã hồn thành nén ảnh có hỗ trợ ROI (hỗ trợ nén ảnh chất lượng cao vùng ảnh quan trọng) Thực mục tiêu đề Trong Bảng 6-1 bảng so sánh tài nguyên khối biến đổi FDWT so với số cơng trình cơng bố mà luận văn có tham khảo Điểm mạnh đề tài tài nguyên tối ưu nhân, cộng tốc độ chậm phải thực quay vòng lại nhiều phép nhân Bảng 6-1: Bảng so sánh tài nguyên khối biến đổi FDWT Architecture 9/7 DWT filter Our architecture Multiplier Adder Tinku Acharya [4] K Andra [5] G Kuzmanov [6] Aroutchelvame [7] 4 8 8 Bảng 6-2: Bảng so sánh độ rộng bit với chuẩn No ROI method Length bit width data out the module ROI Generic scaling based method DATA _WIDTH+S Maxshift method ≥2 x DATA _WIDTH Shift down back ground DATA_WIDTH method(Our architecture) Trong Bảng 6-2 so sánh độ rộng bit khối ROI, điểm mạnh luận văn cải tiến thực độ rộng bit giảm nhiều so với phương pháp phổ biến nay, thay đẩy vùng ROI lên khoảng S DATA_WIDTH luận văn 68 đẩy vùng không chứa ROI xuống khoảng max_config Giá trị khách hàng chọn, giá trị lớn tỉ lệ nén ảnh cao ngược lại Chi tiết nghiên cứu công bố tham khảo báo [9] Bảng 6-3: Nhược điểm hướng phát triển Nhược điểm luận văn Hướng phát triển luận văn Chưa đáp ứng thời gian Hướng phát triển cải tiến để nén nhiều thực để xử lý nhiều hình hình, nén video Tốn nhiều tài nguyên RAM Nên cố định level hỗ trợ chuẩn kích ngồi dùng level thước hình ảnh để xác định tài nguyên từ khối cao Một số hảng giới người ta chọn level kích thước full DH (1024x768) Chưa tổng hợp thiết kế Dùng thư viện để tổng hợp layout thành chip ASIC Trong Bảng 6-3 nhược điểm hướng phát triển luận văn 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Nister and C Christopoulos, “Lossless Region of Interest With Embedded Wavelet Image Coding” Ericsson Telecom AB TN/ETX/PN/XML, CLAB 126 25 Stockholm, Sweden [2] ISO/IEC 15444-1, Information Technology-JPEG2000 Image Coding System, Part 1: Core Coding System., 2000 [3] W Sweldens, "The lifting scheme: A Custom-Design Construction of Biorthogonal Wavelet," Applied and Computational Harmonic Analysis, vol 3, pp 186-200, 1996 [4] Tinku Acharya and Ping-Sing Tai, JPEG2000 Standard for Image Compression: Concepts, Algorithms and VLSI Architectures New Jersey, U.S.A: John Wiley & Sons, 2005, ch 7, pp 118-120 [5] K Andra, C Chakrabati and T Acharya, "A VLSI Architecture for Liftingbased Forward and Inverse Wavelet Transform," IEEE Trans on Signal Processing, vol 50, no 4, pp 966-967, April 2002 [6] G Kuzmanov, B Zafarifar, P Shrestha, S Vassiliadis, "Reconfigurable DWT Unit Based on Lifting," in Proc 12th Annual Workshop on Circuits, Systems and Signal Processing (ProRISC2002), Veldhoven, Netherlands, 2002, pp 325-333 [7] Aroutchelvame, S.M and K Raahemifar, "An Efficient Architecture for Lifting Based Forward and Inverse Discrete Wavelet Transform," Multimedia and Expo, 2005 ICME 2005 IEEE International Conference, pp 816-819, July 2005 [8] D Nister and C Christopoulos, “Lossless Region of Interest With Embedded Wavelet Image Coding” Ericsson Telecom AB TN/ETX/PN/XML, CLAB 126 25 Stockholm, Sweden 70 [9] Bach Tuan Dong, Ngo Thanh Dong, Nguyen Tuan Phuoc, Le My Ha “Decreasing capacity of JPEG2000 standard image on FPGA board” Tạp Chí Khoa Học Giáo dục Kỹ Thuật ISSN 1859-1272 số 29 (2014), pp 49-54 [10] Bach Tuan Dong, Trinh Hoai An, Huynh Hong Tram, Le My Ha “Hardware Implementation of Tag Tree in JPEG2000 Encoder” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) ISSN: 2278-0181 Vol Issue 11, November-2014 India, pp 595-598 [11] Bạch Tuấn Đồng, Nguyễn Minh Khánh Ngọc, Nguyễn Bá Tuyển, Lê Mỹ Hà “Implement hardware the quantization of the JPEG2000 encoder on FPGA” Tạp Chí Khoa Học Giáo dục Kỹ Thuật số 34 (2015) 71 ... đồ chi tiết thiết kế luận văn gồm phần tiền xử lý ảnh khối biến đổi wavelet hỗ trợ ROI Dùng ngôn ngữ mô tả phần cứng verilog để thực những ý tưởng thiết kế Kiểm tra chức khối, kết ngõ gồm khối... hãng thiết kế vi mạch lớn cho đời lõi IP core chip IC nén ảnh theo thời gian thực, cải thiện tốc độ hệ thống Nội dung nghiên cứu tập trung vào xây dựng lõi IP cứng mềm nén ảnh theo tiêu chuẩn JPEG2000. .. chiều ngang  Bước 3: Giảm tốc độ mẫu kết hợp ghép kết biến đổi Tuy nhiên thiết kế phần cứng bước tận dụng để tích hợp vào bước lại Thực biến đổi thuận Wavelet rời rạc kiến trúc Lifting Kiến