A New RTL Design Approach for a DCT/IDCT-Based Image Compression Architecture using the mCBE Algorithm

In  the  literature, several approaches  of  designing  a  DCT/IDCT-based image compression system have been proposed.  In this paper,  we present a new RTL design approach with as main  focus developing a  DCT/IDCT-based image compression  architecture  using  a  self-created  algorithm.  This  algorithm  can efficiently  minimize  the  amount  of  shifter -adders  to  substitute  multiplier s.  We call  this  new  algorithm  the  multiplication  from  Common  Binary  Expression (mCBE)  Algorithm. Besides this algorithm, we propose alternative quantization numbers,  which  can  be  implemented  simply  as  shifters  in  digital  hardware. Mostly, these numbers can retain a good compressed-image quality  compared to JPEG  recommendations.  These  ideas  lead  to  our  design  being  small  in  circuit area,  multiplierless,  and  low  in  complexity.  The  proposed  8-point  1D-DCT design  has  only  six  stages,  while  the  8-point  1D-IDCT  design  has  only  seven stages  (one  stage  being  defined as  equal  to  the  delay  of  one  shifter  or  2-input adder). By using the pipelining method, we can achieve a high-speed architecture with latency as    a  trade-off consideration. The  design has been synthesized and can reach a speed of up to 1.41ns critical path delay (709.22MHz).

Compression et transmission d'images avec énergie minimale application aux capteurs sans fil

Un réseau de capteurs d'images sans fil (RCISF) est un réseau ad hoc formé d'un ensemble de noeuds autonomes dotés chacun d'une petite caméra, communiquant entre eux sans liaison filaire et sans l'utilisation d'une infrastructure établie, ni d'une gestion de réseau centralisée. Leur utilité semble majeure dans plusieurs domaines, notamment en médecine et en environnement. La conception d'une chaîne de compression et de transmission sans fil pour un RCISF pose de véritables défis. L'origine de ces derniers est liée principalement à la limitation des ressources des capteurs (batterie faible , capacité de traitement et mémoire limitées). L'objectif de cette thèse consiste à explorer des stratégies permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des RCISF, notamment lors de la compression et de la transmission des images. Inéluctablement, l'application des normes usuelles telles que JPEG ou JPEG2000 est éner- givore, et limite ainsi la longévité des RCISF. Cela nécessite leur adaptation aux contraintes imposées par les RCISF. Pour cela, nous avons analysé en premier lieu, la faisabilité d'adapter JPEG au contexte où les ressources énergétiques sont très limitées. Les travaux menés sur cet aspect nous permettent de proposer trois solutions. La première solution est basée sur la propriété de compactage de l'énergie de la Transformée en Cosinus Discrète (TCD). Cette propriété permet d'éliminer la redondance dans une image sans trop altérer sa qualité, tout en gagnant en énergie. La réduction de l'énergie par l'utilisation des régions d'intérêts représente la deuxième solution explorée dans cette thèse. Finalement, nous avons proposé un schéma basé sur la compression et la transmission progressive, permettant ainsi d'avoir une idée générale sur l'image cible sans envoyer son contenu entier. En outre, pour une transmission non énergivore, nous avons opté pour la solution suivante. N'envoyer fiablement que les basses fréquences et les régions d'intérêt d'une image. Les hautes fréquences et les régions de moindre intérêt sont envoyées""infiablement"", car leur pertes n'altèrent que légèrement la qualité de l'image. Pour cela, des modèles de priorisation ont été comparés puis adaptés à nos besoins. En second lieu, nous avons étudié l'approche par ondelettes (wavelets ). Plus précisément, nous avons analysé plusieurs filtres d'ondelettes et déterminé les ondelettes les plus adéquates pour assurer une faible consommation en énergie, tout en gardant une bonne qualité de l'image reconstruite à la station de base. Pour estimer l'énergie consommée par un capteur durant chaque étape de la 'compression, un modèle mathématique est développé pour chaque transformée (TCD ou ondelette). Ces modèles, qui ne tiennent pas compte de la complexité de l'implémentation, sont basés sur le nombre d'opérations de base exécutées à chaque étape de la compression