[發明專利]一種偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組

無效

• 申請號: 201210031475.8
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN102545832A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 彭安金
• 申請（專利權）人: 西南民族大學
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到信號處理領域，具體為一種偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組。

背景技術

小波濾波器組(wavelet?filter?banks)是一種滿足正則性(regularity)的理想重建濾波器組(perfectreconstruction?filter?banks)，廣泛應用于信號分析和圖像編碼等系統中。兩通道小波濾波器組的傳統結構如圖1所示，它包括分析濾波器組、抽取器、零值內插器以及綜合濾波器組，且分析濾波器組由分析濾波器H₀(z)和H₁(z)構成，綜合濾波器組由綜合濾波器F₀(z)和F₁(z)構成。將分析濾波器H₀(z)和H₁(z)以及綜合濾波器F₀(z)和F₁(z)進行多相分解，又可將兩通道小波濾波器組的傳統結構用通用方法轉換為多相結構(polyphase?structure)，參見文獻1(P.P.Vaidyanathan，Multirate?Systems?and?Filter?Banks.Englewood?Cliffs，NJ：Prentice?Hall，1993.)。由于多相結構中的多相濾波器都是并行的，且長度僅為多相分解前的一半，因而多相結構小波濾波器組的運算速率是傳統結構小波濾波器組的兩倍，這對促進小波濾波器組在高實時性要求領域的應用具有重要意義。兩通道小波濾波器組按其濾波器長度為奇數還是偶數，又可分為奇長度和偶長度兩類。奇長度的兩通道線性相位小波濾波器組，其所有多相濾波器均具有線性相位，而偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組，其多相濾波器一般不具有線性相位，因而在實現時，乘法運算次數要多一倍。偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組的多相結構如圖2所示，圖中E₀(z)和是濾波器H₀(z)的多相濾波器，E₁(z)和是濾波器H₁(z)的多相濾波器。除了多相結構，偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組目前還有兩種結構，一種是格型結構(lattice?structure)，參見文獻2(Park，S.Y.and?Cho，N.I.，“Design?ofmultiplierless?lattice?QMF：structure?and?algorithm?development，”IEEE?Trans.Circuits?Syst.II，Analog?Digit.Signal?Process.Express?Briefs.vol.55?no.2，pp173-177，Feb.2008.)，另一種是梯型結構(lifting?structure)，參見文獻3(Zhang?Lei?and?Anamitra?Makur，“Structurally?linear?phase?factorization?of?2-channel?filter?banks?basedon?lifting”，ICASSP2005，IV，pp.609-612)。這兩種結構都由多級多相子結構級聯而成，且線性相位和理想重建(perfect?reconstruction)特性，不受濾波器系數量化的字長效應影響。但正是因為由多級多相子結構級聯而成，因而這兩種結構的運算速率都明顯比多相結構的低。而且，目前尚無簡單通用的方法將偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組的多相結構轉換成這兩種結構。小波濾波器組的另一特性是正則性(regularity)，它是通過H₀(z)在z＝-1處的零點和H₁(z)在z＝1處的零點而得到的。無論小波濾波器組的傳統結構還是多相結構，其正則性在小波濾波器組實現后都要發生變化，這是由于濾波器系數的量化字長效應影響，分析濾波器H₀(z)在z＝-1處的零點和H₁(z)在z＝1處的零點都要發生擾動，使得H₀(z＝-1)和H₁(z＝1)都不為零。從而在圖像處理中導致壓縮圖像恢復后，出現塊狀干擾(checkerboarding)。

因此，尋求一種偶長度的兩通道線性相位小波濾波器組，運算速率與其多相結構小波濾波器組的接近，但乘法運算次數減少近一半，且在結構上保證H₀(z＝-1)＝0和H₁(z＝1)＝0，在低功耗且實時性有一定要求的領域應用顯然具有現實意義。

發明內容