專利名稱：二維離散小波變換電路及應(yīng)用該電路的圖像壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二維離散小波變換電路，本發(fā)明還涉及應(yīng)用該電路的圖像壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著航空航天技術(shù)、數(shù)字視頻和多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)數(shù)字圖像壓縮處理的要求越來越高。傳統(tǒng)數(shù)字圖象壓縮是在PC機(jī)或DSP芯片上利用軟件通過離散余弦變換 (DCT)實(shí)現(xiàn)的，由于程序的順序執(zhí)行，這種方式不能獲得較高的處理速度，另外通過離散余弦變換(DCT)完成的圖像處理由于分析窗口不具自適應(yīng)能力，不可避免的存在方塊效應(yīng)。近年來興起的通過硬件電路進(jìn)行離散小波變換(DWT)方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字圖象壓縮處理，具有較好的綜合性能。但在進(jìn)行離散小波變換這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)時(shí)，現(xiàn)有的超大規(guī)模體積電路(VLSI)架構(gòu)行變換和列變換都是分離的，在完成行變換后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置后再進(jìn)行列變換。由于要進(jìn)行大量的中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、滿足復(fù)雜的時(shí)序要求，這種方式內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 硬件利用率低，關(guān)鍵路徑延時(shí)較長，在完成多級(jí)變換時(shí)需要占用大容量的片外或片內(nèi)存儲(chǔ)器，不利于降低芯片面積和功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二維離散小波變換電路，以解決進(jìn)行離散小波變換這一環(huán)節(jié)時(shí)，現(xiàn)有的VLSI架構(gòu)行變換和列變換都是分離的，需要進(jìn)行大量的中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和滿足復(fù)雜的時(shí)序要求，造成VLSI內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件利用率低的問題。它包括SRAM控制信號(hào)發(fā)生模塊U1、數(shù)據(jù)重排模塊U2、小波變換模塊U3、控制模塊 U4、顯示控制模塊TO、狀態(tài)監(jiān)測模塊TO、數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7、總線寬度轉(zhuǎn)換模塊U8，數(shù)據(jù)重排模塊U2包括先入先出存儲(chǔ)器1和D觸發(fā)器陣列2，狀態(tài)監(jiān)測模塊U6由數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3 和狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4組成，控制模塊U4由讀寫地址控制電路5、狀態(tài)控制電路6、階數(shù)變換控制電路7和緩沖電路8組成，小波變換模塊U3由LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器10、 HL數(shù)字濾波器11、HH數(shù)字濾波器12和數(shù)字選擇及合并電路13組成；數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7 的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接總線寬度轉(zhuǎn)換單元U8的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，對(duì)應(yīng)的總線寬度轉(zhuǎn)換單元U8的數(shù)據(jù)輸出端連接先入先出存儲(chǔ)器1的數(shù)據(jù)輸入端，先入先出存儲(chǔ)器1的控制信號(hào)輸入端連接狀態(tài)控制電路6的控制信號(hào)輸出端上，先入先出存儲(chǔ)器1的數(shù)據(jù)輸出端連接D觸發(fā)器陣列2的數(shù)據(jù)輸入端，D觸發(fā)器陣列2的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的一個(gè)信號(hào)輸入端，D觸發(fā)器陣列2的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器 10, HL數(shù)字濾波器11和HH數(shù)字濾波器12的數(shù)據(jù)輸入端，LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器 10、HL數(shù)字濾波器11和HH數(shù)字濾波器12的數(shù)據(jù)輸出端分別連接在數(shù)字選擇且合并電路 13的一個(gè)輸入端上，數(shù)字選擇且合并電路13的輸出端分別連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的另一個(gè)信號(hào)輸入端和緩沖電路8的一個(gè)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的信號(hào)輸出端連接狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4的信號(hào)輸入端，狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4的信號(hào)輸出端連接緩沖電路8的另一個(gè)信號(hào)輸入端以控制狀態(tài)，緩沖電路8的三個(gè)信號(hào)輸出端分別連接讀寫地址控制電路5、狀態(tài)控制電路6和變換階數(shù)控制電路7的信號(hào)輸入端，讀寫地址控制電路5、狀態(tài)控制電路6和變換階數(shù)控制電路7的輸出端分別連接到SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元Ul的三個(gè)信號(hào)輸入端， 以傳遞小波變換后的數(shù)據(jù)流，SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元Ul的數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7的數(shù)據(jù)輸入端。本發(fā)明還提供應(yīng)用該電路的圖像壓縮方法，它包括下述步驟一、數(shù)據(jù)預(yù)處理將圖像設(shè)置于小波變換窗口濾波器的掃描區(qū)域內(nèi)作為壓縮對(duì)象；二、二維離散小波變換采用5*5的小波變換窗口濾波器在水平方向上從左到右依次掃描運(yùn)動(dòng)，到達(dá)圖像右端邊緣位置后小波變換窗口濾波器在豎直方向上降低一個(gè)像素單元的位置，接著再從左到右依次掃描，這種“Z”字形運(yùn)動(dòng)直到完成整幅圖像的掃描，在上述“Z”字形掃描過程中，小波變換窗口濾波器每次在相應(yīng)的位置應(yīng)用小波變換公式，對(duì)小波變換窗口濾波器所框定的圖像的源信號(hào)進(jìn)行了四次的高通和低通濾波，這四次濾波分別產(chǎn)生水平方向低通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)LL、水平方向低通濾波與豎直方向高通濾波的組合系數(shù)LH、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HL、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HH，所獲得的LL、LH、HL和HH包含了不同圖像信息的圖像成分；三、對(duì)所獲得的LL、LH、HL和HH進(jìn)行量化的操作，減小LL、LH、HL和HH的數(shù)據(jù)長度；四、對(duì)步驟三量化處理后的LL、LH、HL和HH進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇、合并的編碼，輸出得到壓縮后的圖像。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)數(shù)字圖像壓縮處理方法存在的處理速度慢和具有方塊效應(yīng)的問題，采用硬件電路完成小波變換處理，有效消除數(shù)字圖象處理過程中產(chǎn)生的方塊效應(yīng)，提高數(shù)據(jù)處理速度，并降低開發(fā)難度和成本。解決了現(xiàn)有VLSI架構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硬件利用率低等方面的不足，本設(shè)計(jì)中改變進(jìn)行離散小波變換電路的設(shè)計(jì)思路，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法，獲得矩陣形式的變換公式，設(shè)計(jì)窗口濾波器形式的小波變換電路，同步完成水平、豎直方向的處理，實(shí)現(xiàn)二維變換，不必進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置，進(jìn)行大量中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，從而簡化了芯片整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、有效降低芯片面積和功耗。另外，通過對(duì)片外存儲(chǔ)器進(jìn)行分時(shí)讀寫操作，減少對(duì)片外存儲(chǔ)器容量和數(shù)量的要求。本發(fā)明有效消除方塊效應(yīng)，提高數(shù)字圖像壓縮處理效率和速度，并顯著簡化了數(shù)據(jù)處理過程和原本復(fù)雜的電路控制方式，減少了對(duì)片外存儲(chǔ)器容量和數(shù)量的要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)數(shù)字圖像壓縮過程中，進(jìn)行多級(jí)二維小波變換這一步驟。采用現(xiàn)有的VLSI架構(gòu)進(jìn)行數(shù)字圖像壓縮處理時(shí)，為完成二維小波變換，需要首先進(jìn)行行變換，當(dāng)產(chǎn)生足夠的結(jié)果數(shù)據(jù)時(shí)，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置，再進(jìn)行列變換。這需要進(jìn)行十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和時(shí)序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行大量中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，不可避免地增加了面積和功耗。另外由于對(duì)數(shù)據(jù)的操作大多需要不少于兩塊片外存儲(chǔ)器才能完成，增加了對(duì)片外資源的要求。這些問題對(duì)于進(jìn)行低功耗、小體積的數(shù)字圖像設(shè)備的設(shè)計(jì)是不利的。本發(fā)明的小波變換模塊應(yīng)用在壓縮方法中后硬件利用率接近100%，在純計(jì)算邏輯下二維小波變換時(shí)鐘頻率能達(dá)到157. 78MHz。系統(tǒng)綜合后，對(duì)一幅像素為512*512的圖像完成處理，一次變換和三次變換時(shí)鐘頻率分別達(dá)到92. 58MHz和85. 76MHz ；占用邏輯單元數(shù)
5量分別為2341和2543 ；占用存儲(chǔ)器容量為2N。


圖1是本發(fā)明壓縮方法的過程示意圖，圖2為本發(fā)明二維離散小波變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為二維離散小波變換電路芯片的整體工作時(shí)序圖，圖4是二維離散小波變換過程中把圖像的像素矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)重排的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是二維離散小波中窗口濾波器工作示意圖；圖6是實(shí)施方式四中窗口濾波器的參數(shù)矩陣。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖2和圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的二維離散小波變換電路包括SRAM控制信號(hào)發(fā)生模塊U1、數(shù)據(jù)重排模塊U2、小波變換模塊U3、控制模塊U4、顯示控制模塊TO、狀態(tài)監(jiān)測模塊TO、數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7、總線寬度轉(zhuǎn)換模塊U8， 數(shù)據(jù)重排模塊U2包括先入先出存儲(chǔ)器1和D觸發(fā)器陣列2，狀態(tài)監(jiān)測模塊TO由數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3和狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4組成，控制模塊U4由讀寫地址控制電路5、狀態(tài)控制電路6、 階數(shù)變換控制電路7和緩沖電路8組成，小波變換模塊U3由LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器10、HL數(shù)字濾波器11、HH數(shù)字濾波器12和數(shù)字選擇及合并電路13組成；數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接總線寬度轉(zhuǎn)換單元U8的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，對(duì)應(yīng)的總線寬度轉(zhuǎn)換單元U8的數(shù)據(jù)輸出端連接先入先出存儲(chǔ)器1的數(shù)據(jù)輸入端，先入先出存儲(chǔ)器1的控制信號(hào)輸入端連接狀態(tài)控制電路6的控制信號(hào)輸出端上，先入先出存儲(chǔ)器1的數(shù)據(jù)輸出端連接 D觸發(fā)器陣列2的數(shù)據(jù)輸入端，D觸發(fā)器陣列2的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的一個(gè)信號(hào)輸入端，D觸發(fā)器陣列2的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器10、HL數(shù)字濾波器11和HH數(shù)字濾波器12的數(shù)據(jù)輸入端，LL數(shù)字濾波器9、LH數(shù)字濾波器10、HL數(shù)字濾波器11和HH數(shù)字濾波器12的數(shù)據(jù)輸出端分別連接在數(shù)字選擇且合并電路13的一個(gè)輸入端上，數(shù)字選擇且合并電路13的輸出端分別連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的另一個(gè)信號(hào)輸入端和緩沖電路8的一個(gè)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路3的信號(hào)輸出端連接狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4的信號(hào)輸入端，狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路4的信號(hào)輸出端連接緩沖電路8的另一個(gè)信號(hào)輸入端以控制狀態(tài)，緩沖電路8的三個(gè)信號(hào)輸出端分別連接讀寫地址控制電路5、 狀態(tài)控制電路6和變換階數(shù)控制電路7的信號(hào)輸入端，讀寫地址控制電路5、狀態(tài)控制電路 6和變換階數(shù)控制電路7的輸出端分別連接到SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元Ul的三個(gè)信號(hào)輸入端，以傳遞小波變換后的數(shù)據(jù)流，SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元Ul的數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器U7的數(shù)據(jù)輸入端。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖2具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處是它還包括顯示屏14和顯示屏同步信號(hào)處理電路15，顯示屏同步信號(hào)處理電路15的信號(hào)輸入端連接數(shù)字選擇且合并電路13的另外一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，數(shù)字選擇且合并電路13的數(shù)據(jù)輸出端連接顯示屏14的數(shù)據(jù)輸入端。如此設(shè)置，能夠?qū)﹄x散小波變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式圖像壓縮方法， 它包括下述步驟一、數(shù)據(jù)預(yù)處理將圖像設(shè)置于小波變換窗口濾波器的掃描區(qū)域內(nèi)作為壓縮對(duì)象；如果圖像的數(shù)據(jù)量比較大，將小波變換窗口濾波器的掃描區(qū)域劃分為大小相等的若干區(qū)域，對(duì)每一區(qū)域獨(dú)立進(jìn)行壓縮處理，以降低壓縮過程所需的內(nèi)存資源。如果內(nèi)存足夠，也可以不劃分區(qū)域進(jìn)行壓縮。還可以對(duì)壓縮對(duì)象的采樣樣本進(jìn)行降低量級(jí)的處理。降低量級(jí)是將采樣精度為P 的無符號(hào)整數(shù)減去Ζ—1使原來范圍為
的樣本移位到[-fW—1]這個(gè)關(guān)于F對(duì)稱的范圍內(nèi)，這一步在簡化對(duì)數(shù)值溢出等問題處理的同時(shí)不會(huì)影響編碼的效率。二、二維離散小波變換采用5*5的小波變換窗口濾波器在水平方向上從左到右依次掃描運(yùn)動(dòng)，到達(dá)圖像右端邊緣位置后小波變換窗口濾波器在豎直方向上降低一個(gè)像素單元的位置，接著再從左到右依次掃描，這種“Z”字形運(yùn)動(dòng)直到完成整幅圖像的掃描，在上述“Z”字形掃描過程中，小波變換窗口濾波器每次在相應(yīng)的位置應(yīng)用小波變換公式，對(duì)小波變換窗口濾波器所框定的圖像的源信號(hào)進(jìn)行了四次的高通和低通濾波，這四次濾波分別產(chǎn)生水平方向低通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)LL、水平方向低通濾波與豎直方向高通濾波的組合系數(shù)LH、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HL、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HH，所獲得的LL、LH、HL和HH包含了不同圖像信息的圖像成分；目的是進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，盡可能的將信息集中到少量的系數(shù)上去。三、對(duì)所獲得的LL、LH、HL和HH進(jìn)行量化的操作，減小LL、LH、HL和HH的數(shù)據(jù)長度；四、對(duì)步驟三量化處理后的LL、LH、HL和HH進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇、合并的編碼，輸出得到壓縮后的圖像。此步驟可以采用優(yōu)化截?cái)嗟那度胧椒謮K編碼器(EBCOT)，所述嵌入式分塊編碼器將等待編碼的經(jīng)過小波變換后的比特流按重要性的不同進(jìn)行排序，提供多個(gè)滿足不同目標(biāo)碼率或失真度的截?cái)帱c(diǎn)，使得解碼器方能根據(jù)目標(biāo)碼率或失真度的要求，在某一截?cái)帱c(diǎn)結(jié)束解碼，以提供相應(yīng)質(zhì)量的圖像。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖3、4、5具體說明本實(shí)施方式。圖3是芯片工作時(shí)序圖，圖4為數(shù)據(jù)重排過程示意圖，圖5為窗口濾波器工作過程示意圖，圖6是完成Le Gall5/3小波變換窗口濾波器參數(shù)。下面以Le Gall5/3小波變換過程詳細(xì)說明圖像數(shù)據(jù)的原理和處理過程。1)圖像數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)復(fù)位后，開始讀取存儲(chǔ)在片外存儲(chǔ)器中的位像(BMP格式)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)字圖像在存儲(chǔ)器中的排列特點(diǎn)，計(jì)算得出存儲(chǔ)器讀地址的復(fù)位值，地址變量減計(jì)數(shù)。除圖像文件狀態(tài)信息，直接按照從左到右、自上而下的順序讀取像素?cái)?shù)據(jù)，并將寬度為16位的總線上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，得到圖像為寬度為8位的256色灰度圖像數(shù)據(jù)。2)數(shù)據(jù)重排為實(shí)現(xiàn)一個(gè)5*5的窗口數(shù)據(jù)選擇器，首先將串行輸入的圖像數(shù)據(jù)通過一組相互串聯(lián)的FIF0，F(xiàn)IF0深度與圖像每行所含像素?cái)?shù)相同，實(shí)現(xiàn)圖像中相鄰5行數(shù)據(jù)的并行輸出。再將5行數(shù)據(jù)通過一個(gè)5*5的D觸發(fā)器陣列，最終形成一個(gè)5*5的正方形數(shù)據(jù)選擇窗口。25 個(gè)數(shù)據(jù)同步并行輸出，參與下一步的運(yùn)算。3)小波變換處理引入基于提升算法的Le Gall 5/3小波變換公式
dk = P2k+1-(p2k+P2k+2)/2sk = p2k+ (dk+dH+2) /4式中Pk—原圖像素?cái)?shù)據(jù)；(k = 1、2、3…η)dk—變換結(jié)果高頻成分；Sk——變換結(jié)果低頻成分。將此公式應(yīng)用水平、豎直兩個(gè)方向，進(jìn)行二維變換的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出窗口濾波器形式的運(yùn)算方法，以兩次低通濾波的結(jié)果為例ρ' 33 = (p11-2p12+6p13-2p14+p15-2p21+4p22+12p23+4p24-2p25-6p31+12p32式中Piij——原圖像中第i行，第j列的數(shù)據(jù)。p' ,j是處理后圖像中第i行、第j列數(shù)據(jù)，i取1到5之間的數(shù)值，j取1到5之間的數(shù)值。進(jìn)一步推導(dǎo)獲得四個(gè)窗口濾波器參數(shù)如圖4所示。這四個(gè)窗口濾波器將按照從左到右自上而下的順序?qū)φ鶊D像進(jìn)行處理完成二維小波變換，獲得四種不同類型的結(jié)果數(shù)據(jù)。4)數(shù)據(jù)選擇、寫地址生成步驟幻中產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)包含冗余信息，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的選擇輸出，舍棄無效數(shù)據(jù)，提取有效數(shù)據(jù)。具體過程如圖3所示。另外為方便存儲(chǔ)，還應(yīng)將兩種不同類型的寬度為 8位的數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并，得到16位寬度的結(jié)果。最后，根據(jù)計(jì)算生成存儲(chǔ)器寫地址，將結(jié)果數(shù)據(jù)寫回到存儲(chǔ)器中。3、量化小波變換之后，所有的小波系數(shù)用統(tǒng)一的標(biāo)量進(jìn)行量化。量化方法如下，b子帶的量化值可以用下面的公式(1)進(jìn)行量化。輸出值
權(quán)利要求
1.二維離散小波變換電路，其特征在于它包括SRAM控制信號(hào)發(fā)生模塊(Ul)、數(shù)據(jù)重排模塊(U2)、小波變換模塊(U3)、控制模塊(U4)、顯示控制模塊⑴5)、狀態(tài)監(jiān)測模塊(TO)、數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器(U7)、總線寬度轉(zhuǎn)換模塊(U8)，數(shù)據(jù)重排模塊(似)包括先入先出存儲(chǔ)器(1) 和D觸發(fā)器陣列O)，狀態(tài)監(jiān)測模塊(U6)由數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路(3)和狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路⑷ 組成，控制模塊(U4)由讀寫地址控制電路(5)、狀態(tài)控制電路(6)、階數(shù)變換控制電路(7) 和緩沖電路(8)組成，小波變換模塊(U3)由LL數(shù)字濾波器(9)、LH數(shù)字濾波器(10)、HL 數(shù)字濾波器(11)、HH數(shù)字濾波器(1 和數(shù)字選擇及合并電路(1 組成；數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器 (U7)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接總線寬度轉(zhuǎn)換單元(U8)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，對(duì)應(yīng)的總線寬度轉(zhuǎn)換單元(U8)的數(shù)據(jù)輸出端連接先入先出存儲(chǔ)器(1)的數(shù)據(jù)輸入端，先入先出存儲(chǔ)器(1) 的控制信號(hào)輸入端連接狀態(tài)控制電路(6)的控制信號(hào)輸出端上，先入先出存儲(chǔ)器(1)的數(shù)據(jù)輸出端連接D觸發(fā)器陣列O)的數(shù)據(jù)輸入端，D觸發(fā)器陣列O)的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路⑶的一個(gè)信號(hào)輸入端，D觸發(fā)器陣列⑵的另一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端連接LL數(shù)字濾波器(9)、LH數(shù)字濾波器(10)、HL數(shù)字濾波器(11)和HH數(shù)字濾波器(12)的數(shù)據(jù)輸入端，LL數(shù)字濾波器(9)、LH數(shù)字濾波器(10)、HL數(shù)字濾波器(11)和HH數(shù)字濾波器(12) 的數(shù)據(jù)輸出端分別連接在數(shù)字選擇且合并電路(1 的一個(gè)輸入端上，數(shù)字選擇且合并電路(1 的輸出端分別連接數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路(3)的另一個(gè)信號(hào)輸入端和緩沖電路(8)的一個(gè)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)流監(jiān)測電路(3)的信號(hào)輸出端連接狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路的信號(hào)輸入端，狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生電路的信號(hào)輸出端連接緩沖電路(8)的另一個(gè)信號(hào)輸入端以控制狀態(tài)，緩沖電路⑶的三個(gè)信號(hào)輸出端分別連接讀寫地址控制電路(5)、狀態(tài)控制電路(6)和變換階數(shù)控制電路(7)的信號(hào)輸入端，讀寫地址控制電路(5)、狀態(tài)控制電路(6)和變換階數(shù)控制電路(7)的輸出端分別連接到SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元(Ul)的三個(gè)信號(hào)輸入端，以傳遞小波變換后的數(shù)據(jù)流，SRAM控制信號(hào)發(fā)生單元(Ul)的數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)器(U7)的數(shù)據(jù)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維離散小波變換電路，其特征在于它還包括顯示屏(14)和顯示屏同步信號(hào)處理電路(15)，顯示屏同步信號(hào)處理電路(1 的信號(hào)輸入端連接數(shù)字選擇且合并電路(1 的另外一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，數(shù)字選擇且合并電路(1 的數(shù)據(jù)輸出端連接顯示屏(14)的數(shù)據(jù)輸入端。
3.應(yīng)用權(quán)利要求1所述二維離散小波變換電路的圖像壓縮方法，其特征在于它包括下述步驟一、數(shù)據(jù)預(yù)處理將圖像設(shè)置于小波變換窗口濾波器的掃描區(qū)域內(nèi)作為壓縮對(duì)象；二、二維離散小波變換采用5*5的小波變換窗口濾波器在水平方向上從左到右依次掃描運(yùn)動(dòng)，到達(dá)圖像右端邊緣位置后小波變換窗口濾波器在豎直方向上降低一個(gè)像素單元的位置，接著再從左到右依次掃描，這種“Z”字形運(yùn)動(dòng)直到完成整幅圖像的掃描，在上述 “Z”字形掃描過程中，小波變換窗口濾波器每次在相應(yīng)的位置應(yīng)用小波變換公式，對(duì)小波變換窗口濾波器所框定的圖像的源信號(hào)進(jìn)行了四次的高通和低通濾波，這四次濾波分別產(chǎn)生水平方向低通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)LL、水平方向低通濾波與豎直方向高通濾波的組合系數(shù)LH、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HL、水平方向高通濾波與豎直方向低通濾波的組合系數(shù)HH，所獲得的LL、LH、HL和HH包含了不同圖像信息的圖像成分；三、對(duì)所獲得的LL、LH、HL和HH進(jìn)行量化的操作，減小LL、LH、HL和HH的數(shù)據(jù)長度；四、對(duì)步驟三量化處理后的LL、LH、HL和HH進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇、合并的編碼，輸出得到壓縮后的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像壓縮方法，其特征在于將小波變換窗口濾波器的掃描區(qū)域劃分為大小相等的若干區(qū)域，對(duì)每一區(qū)域獨(dú)立進(jìn)行壓縮處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的圖像壓縮方法，其特征在于步驟一中對(duì)壓縮對(duì)象的采樣樣本進(jìn)行降低量級(jí)的處理；所述降低量級(jí)是將采樣精度為P的無符號(hào)整數(shù)減去Ζ—1使原來范圍為W，2P]的樣本移位到[-2^,21^1]這個(gè)關(guān)于F對(duì)稱的范圍內(nèi)。
全文摘要
二維離散小波變換電路及應(yīng)用該電路的圖像壓縮方法，本發(fā)明涉及一種二維離散小波變換電路，本發(fā)明還涉及應(yīng)用該電路的圖像壓縮方法。以解決進(jìn)行離散小波變換這一環(huán)節(jié)時(shí)，現(xiàn)有的VLSI架構(gòu)行變換和列變換都是分離的，需要進(jìn)行大量的中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和滿足復(fù)雜的時(shí)序要求，造成VLSI內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件利用率低的問題。用于圖像壓縮。離散小波變換電路中采用四個(gè)數(shù)字濾波器同時(shí)對(duì)圖像中的像素進(jìn)行行掃描濾波和列掃描濾波，改變了傳統(tǒng)技術(shù)的需要先進(jìn)行行掃描變換，再進(jìn)行列掃描變換方式所帶來的大量的中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和滿足復(fù)雜的時(shí)序要求。圖像壓縮方法采用了本發(fā)明的二維離散小波變換電路，有效消除了方塊效應(yīng)，提高數(shù)字圖像壓縮處理效率和速度。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102333222SQ201110325978
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張傳雨, 朱敏, 楊春玲, 楊夢達(dá) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)