Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS
Οι διάφορες νέες λειτουργικότητες, ανάγκες και απαιτήσεις σε ποιότητα, της σύγχρονης εποχής, όσον αφορά την εικόνα, την αποθήκευση, την συμπίεση είτε και την προβολή της, προϋποθέτουν τη συνεχή ανάπτυξη των μοντέλων και των συστημάτων. Σε αυτή τη διαδικασία η ομάδα της Joint Photographic Experts Gro...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12976 |
| id |
nemertes-10889-12976 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίου Σχήμα ανόρθωσης FPGA JPEG XS Discrete wavelet transformation Lifting scheme |
| spellingShingle |
Διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίου Σχήμα ανόρθωσης FPGA JPEG XS Discrete wavelet transformation Lifting scheme Παλισίδης, Χριστόδουλος Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| description |
Οι διάφορες νέες λειτουργικότητες, ανάγκες και απαιτήσεις σε ποιότητα, της σύγχρονης εποχής, όσον αφορά την εικόνα, την αποθήκευση, την συμπίεση είτε και την προβολή της, προϋποθέτουν τη συνεχή ανάπτυξη των μοντέλων και των συστημάτων. Σε αυτή τη διαδικασία η ομάδα της Joint Photographic Experts Group, ή αλλιώς JPEG, εμφανίζει πλήρη ευαισθητοποίηση, καθιστώντας την ένα σημαντικό πρωταγωνιστή της σύγχρονης πραγματικότητας, στον τομέα της επεξεργασίας εικόνας. Σε αυτή την κατεύθυνση και για την εξυπηρέτηση μίας νέας κατηγορίας αναγκών, η επιτροπή της JPEG δημοσίευσε το κωδικοποιητή JPEG XS.
Ένα σημαντικό κομμάτι στη λειτουργία του κωδικοποιητή, καταλαμβάνει ο διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίου που το πρότυπο χρησιμοποιεί. Λόγω της πολυπλοκότητας του και της καίριας συμβολής του στο αποτέλεσμα της τελικής συμπίεσης των δεδομένων του κωδικοποιητή, ο μετασχηματισμός αυτός, με τον ιδιαίτερο τρόπο που εκτελείται στο πρότυπο, αποτέλεσε το αντικείμενο ενδιαφέροντος και ενασχόλησης της παρούσας εργασίας.
Προχωρήσαμε λοιπόν στη μελέτη αυτού με σκοπό την ανάπτυξη μίας αρχιτεκτονικής για υλοποίηση του συγκεκριμένου κωδικοποιητή σε υλικό. Φυσικά, η αναζήτηση και σχεδίαση της βέλτιστης υλοποίησης είναι πάντα ο επιθυμητός στόχος. Στην προσπάθεια αυτή, κινηθήκαμε προς την καλύτερη δυνατή εξοικονόμηση πόρων υλικού και τη ταχύτερη δυνατή εξαγωγή αποτελεσμάτων .Εξάλλου, τα πεδία αυτά είναι πάντα το επίκεντρο ενδιαφέροντος και το πεδίο της περισσότερης έρευνας και ανάπτυξης.
Την ολοκλήρωση της σχεδίασης μας ακολούθησαν τα βήματα της επαλήθευσης, για την εξακρίβωση της ορθότητας της λειτουργίας αυτής ,όπως και αυτά της σύνθεσης και υλοποίησης της αρχιτεκτονικής μας. Τα τελευταία πραγματοποιήθηκαν φυσικά με τη βοήθεια του κατάλληλου ειδικού εργαλείου βοηθώντας μας να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά την απόδοση και την αξιολόγηση του σχεδιασμού μας.
Η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής μας, έγινε και δοκιμάστηκε σε FPGA συσκευές διαφορετικών οικογενειών, όπως η Virtex7, η Kintex7 και η Spartan7. Αυτό μας έδωσε τη δυνατότητα να προβούμε σε κάποιες διαδικασίες συγκρίσεων. Τα αποτελέσματα που εξαγάγαμε προέκυψαν να συμβαδίζουν με τα αναμενόμενα, με την υλοποίηση στην οικογένεια της Virtex7 να ικανοποιεί τις απαιτήσεις της σύγχρονης εποχής ως προς την ανάλυση εικόνας. Από την άλλη ,η υλοποίηση στην οικογένεια Kintex7 ίσως συναντάει προβλήματα στις απαιτήσεις της Full HD ανάλυσης, ενώ αυτή της οικογενείας Spartan7 κρίνεται αρκετά ανεπαρκής. |
| author2 |
Θεοδωρίδης, Γεώργιος |
| author_facet |
Θεοδωρίδης, Γεώργιος Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| format |
Thesis |
| author |
Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| author_sort |
Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| title |
Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| title_short |
Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| title_full |
Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| title_fullStr |
Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| title_full_unstemmed |
Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS |
| title_sort |
υλοποίηση σε fpga τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο jpeg xs |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12976 |
| work_keys_str_mv |
AT palisidēschristodoulos ylopoiēsēsefpgatechnologiatoudiakritoumetaschēmatismoukymatidiougiatoprotypojpegxs AT palisidēschristodoulos implementationofdiscretewavelettransformationinfpgatechnologyforjpegxsstandard |
| _version_ |
1771297303423877120 |
| spelling |
nemertes-10889-129762022-09-05T20:49:16Z Υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία του διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίου για το πρότυπο JPEG XS Implementation of discrete wavelet transformation in FPGA technology for JPEG XS standard Παλισίδης, Χριστόδουλος Θεοδωρίδης, Γεώργιος Theodoridis, Georgios Palisidis, Christodoulos Διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίου Σχήμα ανόρθωσης FPGA JPEG XS Discrete wavelet transformation Lifting scheme Οι διάφορες νέες λειτουργικότητες, ανάγκες και απαιτήσεις σε ποιότητα, της σύγχρονης εποχής, όσον αφορά την εικόνα, την αποθήκευση, την συμπίεση είτε και την προβολή της, προϋποθέτουν τη συνεχή ανάπτυξη των μοντέλων και των συστημάτων. Σε αυτή τη διαδικασία η ομάδα της Joint Photographic Experts Group, ή αλλιώς JPEG, εμφανίζει πλήρη ευαισθητοποίηση, καθιστώντας την ένα σημαντικό πρωταγωνιστή της σύγχρονης πραγματικότητας, στον τομέα της επεξεργασίας εικόνας. Σε αυτή την κατεύθυνση και για την εξυπηρέτηση μίας νέας κατηγορίας αναγκών, η επιτροπή της JPEG δημοσίευσε το κωδικοποιητή JPEG XS. Ένα σημαντικό κομμάτι στη λειτουργία του κωδικοποιητή, καταλαμβάνει ο διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίου που το πρότυπο χρησιμοποιεί. Λόγω της πολυπλοκότητας του και της καίριας συμβολής του στο αποτέλεσμα της τελικής συμπίεσης των δεδομένων του κωδικοποιητή, ο μετασχηματισμός αυτός, με τον ιδιαίτερο τρόπο που εκτελείται στο πρότυπο, αποτέλεσε το αντικείμενο ενδιαφέροντος και ενασχόλησης της παρούσας εργασίας. Προχωρήσαμε λοιπόν στη μελέτη αυτού με σκοπό την ανάπτυξη μίας αρχιτεκτονικής για υλοποίηση του συγκεκριμένου κωδικοποιητή σε υλικό. Φυσικά, η αναζήτηση και σχεδίαση της βέλτιστης υλοποίησης είναι πάντα ο επιθυμητός στόχος. Στην προσπάθεια αυτή, κινηθήκαμε προς την καλύτερη δυνατή εξοικονόμηση πόρων υλικού και τη ταχύτερη δυνατή εξαγωγή αποτελεσμάτων .Εξάλλου, τα πεδία αυτά είναι πάντα το επίκεντρο ενδιαφέροντος και το πεδίο της περισσότερης έρευνας και ανάπτυξης. Την ολοκλήρωση της σχεδίασης μας ακολούθησαν τα βήματα της επαλήθευσης, για την εξακρίβωση της ορθότητας της λειτουργίας αυτής ,όπως και αυτά της σύνθεσης και υλοποίησης της αρχιτεκτονικής μας. Τα τελευταία πραγματοποιήθηκαν φυσικά με τη βοήθεια του κατάλληλου ειδικού εργαλείου βοηθώντας μας να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά την απόδοση και την αξιολόγηση του σχεδιασμού μας. Η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής μας, έγινε και δοκιμάστηκε σε FPGA συσκευές διαφορετικών οικογενειών, όπως η Virtex7, η Kintex7 και η Spartan7. Αυτό μας έδωσε τη δυνατότητα να προβούμε σε κάποιες διαδικασίες συγκρίσεων. Τα αποτελέσματα που εξαγάγαμε προέκυψαν να συμβαδίζουν με τα αναμενόμενα, με την υλοποίηση στην οικογένεια της Virtex7 να ικανοποιεί τις απαιτήσεις της σύγχρονης εποχής ως προς την ανάλυση εικόνας. Από την άλλη ,η υλοποίηση στην οικογένεια Kintex7 ίσως συναντάει προβλήματα στις απαιτήσεις της Full HD ανάλυσης, ενώ αυτή της οικογενείας Spartan7 κρίνεται αρκετά ανεπαρκής. The various new functionalities, needs and requirements in quality of modern age, in terms of image storage, compression or even display ,require the continuous development of models and systems. In this process the team of Joint Photographic Experts Group, or otherwise JPEG, shows full awareness, making it an important protagonist of modern reality in the field of image processing. In this direction and to serve a new category of needs, the JPEG team has published the JPEG XS codec. A unique part in the function of the encoder, occupies the discrete wavelet transformation. Due to its complexity and its crucial contribution to the result of the final data compression of the codec. This transformation, in the particular way that is carried out in the standard, has been the subject of interest and involvement in this work. We therefore proceeded to this study in order to develop an architecture for the implementation of the specific codec in hardware. Of course, the research and design of the best possible implementation is always the desired goal. In this effort, we have moved towards the best possible saving of hardware resources and the fastest possible extraction of results. Moreover, these fields are always the focal point of interest and the scope of more research and development. The completion of our design was followed by the steps of verification, so as to verify the correctness of this design, as well as the synthesis and implementation of our architecture. The latter were made of course with the help of the appropriate special tool, helping us to draw useful conclusions regarding the performance and overall evaluation of our design. The implementation of our architecture was done and tested in FPGA devices of different families, such as Virtex7, Kintex7 and Spartan7.This fact gave us the opportunity to proceed to different comparisons. The results we extracted emerged to keep pace with the expected ones, in the case of the VIRTEX7 family’s device, which met the requirements of the modern era in terms of image analysis. On the other hand, implementation in the Kintex7 family may have problems with Full HD analysis requirements, while that of the Spartan7 family is considered quite inadequate. 2020-01-16T20:36:57Z 2020-01-16T20:36:57Z 2019-10-09 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12976 gr 0 application/pdf |
