[發明專利]基于乘累加器環的可配置離散小波變換電路及其實現方法

有效

• 申請號: 201210249571.X
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102751963A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 付宇卓;孫青;蔣江;劉婷
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種離散小波變換電路及其實現方法，特別是涉及一種基于乘累加器環的可配置離散小波變換電路及其實現方法。

背景技術

長久以來，對于離散信號的分析，人們總是希望能夠兼顧全局與細節，全局指的是信號在較長時間尺度下的曲線包絡或變化趨勢，而細節則指的是信號在某些時間點的劇烈變化。傳統的信號分析方法，比如傅利葉變換，由于其構造塊是無始無終的周期性正弦波和余弦波，無法較好地應用于某些具有顯著局部特性的信號。小波變換(Wavelet?Transform)的提出正好彌補了傅利葉變換不能在時域和頻域同時反映信號局部特性的缺點。小波變換的本質是采用一組緊支撐且互相正交的震蕩波(小波)形來表示原始信號，由于小波本身是緊支撐的或有限支撐的，所以小波變換相比傅利葉變換能夠更好地關注信號的局部信息和細節變化，同時又不會丟失其全局信息。小波變換分為連續小波變換和離散小波變換兩種，前者多用于模擬電路系統中，而后者則更適用于數字電路系統。

圖1為現有技術中一種經典的基于多相濾波的一維離散小波變換電路的示意圖，如圖1所示，傳統離散小波變換電路中的高通濾波器和低通濾波器被分別替換成了高通奇濾波器、高通偶濾波器、低通奇濾波器、低通偶濾波器，高(低)通奇(偶)濾波器的階數為原來高(低)通濾波器的一半。然而，這種離散小波變換電路往往只能解決某一種濾波器結構的小波變換，無法做到通用性和可擴展性。

近年來，隨著計算機科技的不斷進步以及應用的不斷復雜化，人們對硬件加速器的通用性和擴展性的要求越來越高。以JPEG2000標準為例，人們在使用采用該標準的設備對圖像進行壓縮時，往往會根據實際應用需要，提出有損壓縮和無損壓縮的要求，有損壓縮對應9/7濾波器組，無損壓縮對應5/3濾波器組。對于不同的信號處理要求，小波變換所需要的濾波器組也大不相同，而傳統硬件卻無法隨著應用的改變而改變其工作方式，通用性較差。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種基于乘累加器環的可配置離散小波變換電路及其實現方法，其可以實現任意濾波器長度的一維離散小波變換電路，解決傳統離散小波變換電路結構通用性差的缺點。

為達上述及其它目的，本發明提供一種基于乘累加器環的可配置離散小波變換電路，包括：

一維離散小波變換單元，至少包括一高通濾波器及一低通濾波器，該高通濾波器及該低通濾波器均分別包括一奇濾波器、一偶濾波器及一加法器，每個奇濾波器或偶濾波器均由乘累加器環實現，該高通濾波器及該低通濾波器的奇濾波器和偶濾波器的輸出分別輸入至其加法器相加得到離散小波變換的結果；

存儲單元，用于存放用戶對于一維離散小波變換所需的配置信息；

控制邏輯，根據存儲單元的參數控制奇偶緩存地址指針的變化以及奇偶濾波器的工作狀態；以及

接口模塊，負責從系統總線獲取需要進行離散小波變換的數據并且在離散小波變換完成后將結果通過系統總線傳給處理器。

進一步地，該乘累加器環由至少兩個乘累加器首尾相連形成環狀結構。

進一步地，每個乘累加器包括一乘法器及一加法器，乘法器的一輸入端接收來自系統總線的數據，另一輸入端接收一系數，輸出端輸出至該加法器；該加法器的輸入通過一多路選擇器在0和另一個乘累加器的運算結果間進行切換，輸出由第三多路選擇器選擇最終結果。

進一步地，該一維離散小波變換單元還包括數據緩存，該數據緩存位于該接口模塊與該高通濾波器及低通濾波器之間，用于暫存總線送來的數據。

進一步地，該數據緩存包括奇緩存與偶緩存，兩個奇(偶)濾波器共用一個奇(偶)緩存。

進一步地，該奇緩存及該偶緩存均采用雙緩存結構。

進一步地，該一維離散小波變換單元還包括兩個先入先出緩存，分別連接于兩個加法器的輸出端，其用于暫存離散小波變換的結果，待系統總線空閑時通過系統總線傳回處理器。

進一步地，該存儲單元為一組配置寄存器，用于存放用戶對于一維離散小波變換的級數、輸入數據長度、濾波器組階數、和濾波器系數的配置信息。

為達到上述及其他目的，本發明還提供一種基于乘累加器環的可配置離散小波變換電路的實現方法，包括如下步驟：

用戶通過系統總線訪問并修改存儲單元的內容，設置控制器參數；

一維離散小波變換單元通過系統總線接口從總線接收從處理器傳來的數據，并且將其分成奇序列和偶序列分別存放在數據緩存中；