基于fpga的多级复用小波变换器的制造方法

文档序号:7773397阅读:280来源:国知局
基于fpga的多级复用小波变换器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FPGA的多级复用小波变换器,主要解决现有技术资源浪费的问题。该小波变换器包括第一级行变换器、第一级列变换器、时分复用行变换器、时分复用列变换器、小波系数分离器和中间缓存器。第一级行变换器用于进行第一级行变换;第一级列变换器用于进行第一级列变换;时分复用行变换器用于进行行时分复用,分别进行第二、第三、第四级行变换;时分复用列变换器用于进行列时分复用,分别进行第二、第三、第四级列变换;小波系数分离器用于对第一、第二、第三、第四级的小波系数分别进行分离;中间缓存器用于缓存各级列变换的中间数据和第二、第三级的低频子带系数。本发明具有资源利用率高的优点,可用于图像压缩编码。
【专利说明】基于FPGA的多级复用小波变换器
【技术领域】
[0001]本发明属于电子电路【技术领域】,特别涉及一种基于FPGA的多级复用小波变换器,可用于图像压缩编码中的小波变换。
【背景技术】
[0002]随着现代空间技术的不断发展,遥感图像数据海量增长,给存储和传输带来了极大的困难,因而进行有效实时的数据压缩显得特别迫切和重要。目前较为流行的静态图像压缩标准是联合图像专家小组(Joint Photographic Experts Group)提出的JPEG标准,其采用的变换方法是离散余弦变换DCT,由于DCT是基于图像块进行变换的,所以低码率图像不可避免的会出现明显的马赛克现象。而小波变换理论作为数字图像变换方法的引入,给图像编码技术带来了新的契机。小波变换技术在20世纪90年代受到了各领域学者的高度重视并得到了广泛的应用,其中包括图像压缩领域。小波变换的优点是:可以将图像信号分解成不同的空间分辨率、不同频率和具有方向性的子图像信号,这便于在失真编码中考虑带宽和人的视觉特性,实现渐进式编码;小波变换作用于图像的整体,在有效去除图像的全局相关性的同时,使量化误差分散到整个图像中,可以有效避免JPEG编码方法带来的“马赛克”方块效应。所有这些优势使其成为一种极有前途的编码方法,使其为图像编码技术的发展注入了巨大的活力。
[0003]小波变换是对图像数据进行去相关性,常用的小波变换有两种:
[0004]一是9/7小波变换,用于有损压缩,需要进行四步提升,公式I)为9/7小波变换的
四步提升计算公式:
[0005]
【权利要求】
1.一种基于FPGA的多级复用小波变换器,包括: 第一级行变换器(I),用于对输入的原始图像数据进行第一级行变换; 第一级列变换器(2),用于对第一级行变换系数R1进行列变换,完成对第一级列变换所需中间数据在中间缓存器(6)中的存取; 小波系数分离器(5),用于对第一、第二、第三、第四级的小波系数Q、C2, C3, C4分别进行分离,得到每一级的低频子带系数LL、水平子带系数HL、垂直子带系数LH和对角子带系数HH; 所述中间缓存器(6),用于缓存各级列变换的中间数据,缓存第二和第三级的低频子带系数LL2和LL3 ; 其特征在于:还包括: 时分复用行变换器(3),用于进行行时分复用,即分别对小波系数分离器(5)分离出的第一、第二、第三级的低频子带系数LU、LL2、LL3进行第二、第三、第四级行变换,得到第二、第三、第四级行变换系数R2、R3、R4,并将其输出到时分复用列变换器⑷; 时分复用列变换器(4),用于进行列时分复用,即分别对第二、第三、第四级行变换系数民、&和1?4进行列变换,完成对第二、第三、第四级列变换所需中间数据在中间缓存器(6)中的存取,并将经第二、第三、第四级列变换得到的第二、第三、第四级的小波系数C2、C3和C4输出到小波系数分离器(5)。
2.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的第一级行变换器(I),包括:第一级变换行提升控制器(11)和四个结构相同的行提升器IT1UT2UT3UT4 ; 所述第一级变换行提升控制器(11),用于产生四个行提升器IT4的控制信号; 所述四个行提升器IT1UT2UT3和IT4,用于对输入的原始图像数据进行9/7小波的四步提升计算和边界拓展运算,得到第一级行变换系数札。
3.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的第一级行变换器(1),包括:第一级变换行提升控制器(11)和两个结构相同的行提升器IS1US2 ; 所述第一级变换行提升控制器(11),用于产生两个行提升器IS1和IS2的控制信号; 所述两个行提升器IS1和IS2,用于对输入的原始图像数据进行5/3小波的两步提升计算和边界拓展运算,得到第一级行变换系数凡。
4.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的第一级列变换器(2),包括:第一级变换列提升控制器(21),四个结构相同的列提升器21'1、21'2、21'3、21'4和第一级读写缓存控制器(22); 所述第一级变换列提升控制器(21),用于产生第一级列变换中四步提升计算所需的控制信号; 所述四个列提升器2I\、2T2、2T3和2T4,用于对第一级行变换系数R1进行9/7小波的四步提升计算和边界拓展运算; 所述第一级读写缓存控制器(22),用于控制第一级列变换中计算得到的中间数据在中间缓存器(5)中的存取。
5.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的第一级列变换器(2),包括:第一级变换列提升控制器(21),两个结构相同的列提升器2Sp2S2和第一级读写缓存控制器(22); 所述第一级变换列提升控制器(21),用于产生第一级列变换中两步提升计算所需的控制信号; 所述两个列提升器2Si和2S2,用于对第一级行变换系数R1进行5/3小波的两步提升计算和边界拓展运算; 所述第一级读写缓存控制器(22),用于控制第一级列变换中计算得到的中间数据在中间缓存器(6)中的存取。
6.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的时分复用行变换器(3),包括:行变换复用选择器(31),多级变换行提升控制器(32),四个结构相同的行提升器31\、31'2、31'3、31'4和二三四级数据分离器(33); 所述行变换复用选择器(31),用于从第一、第二、第三级低频子带系数LU、LL2和LL3中选择任一级的低频子带系数作为当前级的上一级低频子带系数,进行当前时刻的行变换并完成第二和第三级的低频子带系数LL2和LL3在中间缓存器中(6)的存取; 所述多级变换行提升控制器(32),用于产生四个行提升器31'1、31'2、31'3和3T4的控制信号; 所述四个行提升器3I\、3T2、3T3和3T4,用于将当前级的上一级低频子带系数进行9/7小波的四步提升计算和边界 拓展运算,得到的当前级的行变换系数; 所述二三四级数据分离器(33),用于将四个行提升器3I\、3T2、3T3和3T4计算得到的行变换系数按级分离,得到第二、第三、第四级行变换系数R2、R3和r4。
7.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的时分复用行变换器(3),包括:行变换复用选择器(31),多级变换行提升控制器(32),两个结构相同的行提升器3Sp3S2和二三四级数据分离器(33); 所述行变换复用选择器(31),用于从第一、第二、第三级低频子带系数LLpLL2和LL3中选择任一级的低频子带系数作为当前级的上一级低频子带系数,进行当前时刻的行变换并完成第二和第三级的低频子带系数LL2和LL3在中间缓存器(6)中的存取; 所述多级变换行提升控制器(32),用于产生两个行提升器SS1和3S2的控制信号;所述两个行提升器SS1和3S2,用于将当前级的上一级低频子带系数进行5/3小波的两步提升计算和边界拓展运算,得到的当前级的行变换系数; 所述二三四级数据分离器(33),用于将两个行提升器SS1和3S2计算得到的行变换系数按级分离,得到第二、第三、第四级行变换系数R2、R3和R4。
8.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的时分复用列变换器(4),包括:列变换复用选择器(41),多级变换列提升控制器(42),四个结构相同的列提升器41\、4T2、4T3、4T4,二三四级输出分离器(43),读写缓存控制器(44); 所述列变换复用选择器(41),用于从二、第三、第四级行变换系数R2、R3和R4中选择任一级的行变换系数作为当前级的行变换系数,进行当前时刻的列变换,并将当前级需缓存的数据输出到读写缓存器(44); 所述多级变换列提升控制器(42),用于产生当前级列变换各步提升所需的控制信号;所述四个列提升器4I\、4T2、4T3和4T4,用于将当前级的行变换系数进行9/7小波的四步提升计算和边界拓展运算,得到当前级的中间数据和当前级小波系数;所述二三四级输出分离器(43),用于将四个列提升器41'1、41'2、41'3和4T4计算得到的小波系数按级分离,得到第二、第三、第四级的小波系数C2、C3和C4; 所述读写缓存控制器(44),用于控制第二、第三、第四级列变换的中间数据在中间缓存器(6)的读写操作。
9.根据权利要求1所述的小波变换器,其特征在于所述的时分复用列变换器,包括:列变换复用选择器(41),多级变换列提升控制器(42),两个结构相同的列提升器4Sp4S2,二三四级输出分离器(43),读写缓存控制器(44); 所述列变换复用选择器(41),用于从二、第三、第四级行变换系数R2、R3和R4中选择任一级的行变换系数作为当前级的行变换系数,进行当前时刻的列变换,并将当前级需缓存的数据输出到读写缓存器(44); 所述多级变换列提升控制器(42),用于产生当前级列变换各步提升所需的控制信号;所述两个列提升器和4S2,用于将当前级的行变换系数进行5/3小波的两步提升计算和边界拓展运算,得到当前级的中间数据和当前级小波系数; 所述二三四级输出分离器(43),用于将两个列提升器4Si和4S2计算得到的小波系数按级分离,得到第二、第三、第四级的小波系数C2、C3和C4; 所述读写缓存控制器(44),用于控制第二、第三、第四级列变换的中间数据在中间缓存器(6)的读写操作。·
【文档编号】H04N19/00GK103533357SQ201310476968
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月13日 优先权日:2013年10月13日
【发明者】雷杰, 李云松, 李双十, 叶繁, 郭杰, 张皓, 吕宝刚 申请人:西安电子科技大学
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