Implementacion de un codificador/decodificador wavelet para la compresión de imágenes sobre un FPGA

Abstract

En los últimos años, los esquemas de compresión de imágenes basados en la transformada de Wavelet han ido remplazando a los esquemas clásicos basados en la transformada de Fourier, ya que son más eficientes y ofrecen una mayor posibilidad de análisis debido a su naturaleza multiresolución[1]. La compresión de imágenes actualmente juega un papel muy importante en el desarrollo de equipos portátiles o de telecomunicaciones, ya que estos buscan almacenar grandes volúmenes de información en el menor espacio posible o transmitir información a altas velocidades. Por lo tanto, esto implica migrar de la solución software originalmente concebida, hacia su implementación en procesadores de aplicación específica (hardware), la cual ofrece una mayor flexibilidad y la posibilidad de procesar los datos en tiempo real. Este trabajo presenta la implementación de una versión optimizada del algoritmo de codificación/decodificación SPIHT (Set Partitioning In Hierarchical Trees) sobre un arreglo de puertas programables por campo (FPGA), para lograr una reducción considerable del tiempo de procesamiento. Para ello, se propone una metodología de diseño digital Top-Down capaz de adaptar el estado del arte de un algoritmo específico a su equivalente en hardware programable. Los resultados de las pruebas experimentales demuestran que el diseño alcanza un reducido tiempo de procesamiento, logrando codificar una imagen transformada al dominio Wavelet de 256x256 píxeles en 50 milisegundos y realizar la decodificación de las misma en menos de un milisegundo. Además posee un bajo consumo de recursos, ocupando un 27% del FPGA Stratix EP1S25F1020C5 de Altera para dicha configuración. El sistema esta configurado para comunicarse con una interfaz de usuario visual para la transferencia de imágenes y visualización de resultados por la PC a través del Bus PCI.