随着信息时代发展,图像数据量呈几何级增长,必须对海量图像数据进行压缩才能便于传输和存储。JPEG2000作为新一代的静态图像压缩标准,具有压缩比高、同时支持有损压缩和无损压缩等优势。但其高复杂度严重制约了整体压缩编码速度,且对于卫星图像、医疗影像等高精尖领域有损压缩势必会丢失部分图像信息,必须采用无损压缩。因此通过硬件实现并提升JPEG2000图像无损压缩编码性能具有非常重要的研究意义。首先,本文研究了JPEG2000图像无损压缩编码的基本原理,其位平面编码部分和算术编码部分严重制约了整体压缩编码速度。为此本文改进了编码流程,根据改进的流程,提出了一种串并复用流水线型的VLSI架构。基于此架构设计了高性能的图像无损压缩IP核。该IP核并行了多路位平面编码模块和算术编码模块,通过控制模块使多个模块同时处于工作状态,以大幅提升图像无损压缩IP核压缩编码吞吐率。其次,本文优化了图像无损压缩IP核的部分关键模块。预处理模块采用兼容性优化设计,设置了较小的标准图像块,简单配置后可兼容不同规格图像压缩编码,还降低了后续编码的中间缓存,提升了编码的抗误码能力。离散小波变换模块采用4级流水线设计思路,使关键路径延迟降低为单个加法器延迟,以提升离散小波变换模块的工作时钟频率。最后,本文设计了IP核的验证平台,验证平台以FPGA硬件为主、上位机软件为辅。FPGA硬件负责实现并测试图像无损压缩IP核,得到板级验证结果。上位机软件负责对比分析板级验证结果。本文设计的IP核通过Modelsim 10.5工具完成了功能仿真,验证了代码功能的正确性,通过ISE 14.7工具完成了逻辑综合、时序分析、布局实现和板级验证。实验结果表明,设计的IP核在Xilinx Kintex-7 KC705开发板上实现,最高工作频率达171MHz,最大吞吐率达1472Mb/s,与现有图像无损压缩VLSI编码器相比,最高工作频率提升16%以上,最大吞吐率提升25%以上。该IP核满足项目设计指标,在空间图像、医疗影像等领域具有一定实用性。