[發明專利]一種基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法

有效

• 申請號: 201110281045.7
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102510489A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 姜宏旭;曹海恒;李波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;顧煒

1.一種基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，所述折疊流水線針對多種小波變換采用統一架構VLSI，其特征在于包括步驟：

(1)圖像數據讀入：從單端口存儲器按行串行讀進像素數據；

(2)圖像數據預處理：從讀入的像素值減去直流分量，所述直流分量值取像素值最大值的一半；

(3)預處理后的數據送入基于折疊流水線的提升小波運算模塊，進行小波變換；提升小波運算模塊采用移位寄存器復用的邊界對稱延拓，免分裂步驟的單射輸入結構；小波變換運算過程中采用推遲低頻系數尺度變換的方法；

(4)在小波變換之后，對小波系數進行量化操作；

(5)對量化后的小波系數進行熵編碼，得到最終碼流。

2.如權利要求1所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，小波變換采用基于提升格式實現，包括一次或者多次迭代過程；一次迭代所需的運算電路包括預測和更新電路模塊，數據輸入通過寄存器D0和寄存器D1，得到輸入的奇偶隊列，送入預測電路的輸入端口寄存器D2和端口寄存器D3，預測得到的低頻系數作為更新電路的輸入，與更新電路的寄存器D6相連；預測得到的高頻系數作為更新電路的輸入，與更新電路的寄存器D7相連；更新得到的結果保存到寄存器D11和D10中；D11同時與乘法器M3、路選器mux3和路選器mux1相連。

3.如權利要求2所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：在9/7小波變換的第一次迭代階段，寄存器D11保存的數據通過mux1被選通到寄存器D2，寄存器D10保存的數據通過mux2被選通到寄存器D3，D2和D3中的數據進入第二次迭代階段；在9/7小波變換的第二次迭代階段，寄存器D11保存的數據通過乘法器M3，與K運算得到的結果送到寄存器D12，作為最終的低頻系數輸出；寄存器D10保存的數據通過乘法器M4，與K運算得到的結果送到寄存器D13，作為最終的高頻系數輸出。

4.如權利要求2所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：在做5/3小波變換時，只需要一次迭代運算，將寄存器D11的數據直接通過路選器mux3送到寄存器D12，作為最終的低頻系數輸出，寄存器D10的數據直接通過路選器mux4送到寄存器D13，作為最終的高頻系數輸出。

5.如權利要求1所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：所述步驟3中，小波變換模塊采用折疊流水線技術的統一實現架構VLSI，構造9/7和5/3小波變換最短計算路徑，動態配置不同小波基和不同迭代階段乘法器的操作常數。

6.如權利要求5所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：在9/7小波變換第一次迭代階段，乘法器M1的操作常數被配置為α，與寄存器D2和寄存器D5的加和相乘，乘法器M2的操作常數被配置為β，與寄存器D7和寄存器D9的加和相乘；在9/7小波變換第二次迭代階段，乘法器M1的操作常數被配置為γ，與寄存器D2和寄存器D5的加和相乘；乘法器M2的操作常數被配置為δ，與寄存器D7和寄存器D9的加和相乘。

7.如權利要求5所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：在做5/3小波變換時，只需要進行一次迭代操作，乘法器M1的操作常數被配置為μ，與寄存器D2和寄存器D5的加和相乘，乘法器M2的操作常數被配置為v，與寄存器D7和寄存器D9的加和相乘。

8.如權利要求1所述的基于折疊流水線小波變換實現圖像壓縮的方法，其特征在于：所述步驟3中，在圖像數據進入小波變換迭代運算電路之前，要對圖像數據進行邊界延拓；小波變換的邊界對稱延拓采用移位寄存器復用的結構；該移位寄存器復用的結構由三部分組成：由寄存器D0-D8組成的移位寄存器鏈，數據選擇器以及控制器；在寄存器使能信號en有效時，小波變換的輸入樣本逐周期依次通過寄存器D0到D8，將寄存器D0連接到數據選擇器的5號端口，寄存器D1連接到數據選擇器的4號端口、寄存器D2連接到數據選擇器的3號端口、寄存器D4連接到數據選擇器的2號端口、寄存器D6連接到數據選擇器的1號端口、寄存器D8的數據輸出端口連接到數據選擇器連接到數據選擇器的0號端口；控制器將數據有效信號連接到寄存器D0-D8的使能端口，同時根據采用9/7小波還是5/3小波進行數據選擇器選通信號sel生成。