[發明專利]基于HyperX平臺的5/3小波變換方法

有效

• 申請號: 201510765015.1
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105260983B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 張靜;劉金花;李云松;李珊珊;江冰;梁晨濤
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

一種基于多核處理器HyperX的平臺的5/3小波變換方法，其步驟為：轉化原始圖像格式、按行讀取數據、發送左右邊緣擴展后的數據段、判斷是否是第一次接收數據塊、判斷接收行數是否等于34、判斷接收行數是否等于32、組成數據塊、擴展上下邊緣、5/3小波變換、發送數據至接收單元、按行寫入全局內存、判斷是否所有的圖像數據塊均寫入全局內存、將全局內存中的數據拷貝到主機硬盤。本發明通過預存圖像塊的數據擴展邊緣，減少數據重復傳輸；通過按行讀取原始數據，減少地址跳變提高讀取速度；通過對圖像塊的進行5/3小波變換提高數據的訪問速度，避免了圖像數據反復與全局內存的交互。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，更進一步涉及圖像壓縮技術領域中的一種基于多核處理器HyperX平臺實現5/3小波變換的方法。本發明利用多核處理器HyperX平臺獨特的通信模式和高度并行的處理架構，并行低功耗地實現5/3小波變換，解決了小波變換速度慢，開發難度高，功耗大的問題，本發明可用于對各種數字設備的圖像壓縮編碼及視頻數據的網絡傳輸等領域。

背景技術

小波變換已經廣泛應用于信號分析、圖像處理、模式識別、醫學成像與診斷、數字水印等領域，尤其在圖像壓縮算法中發揮重要作用。聯合圖像專家組推出的JPEG2000圖像壓縮標準和太空數據系統咨詢委員會推出的CCSDS圖像壓縮標準都使用了離散提升小波變換。基于離散提升小波變換算法的圖像壓縮系統出現在學術、科研以及工業等領域，而研究這些算法的高效實現一直是各領域面臨的重要任務之一。圖形處理單元GPU、通用信號處理器DSP、現場可編程門陣列FPGA等都已經被用于實現高效的小波變換。圖形處理單元GPU和通用信號處理器DSP的速度高，開發難度低，但是功耗較高；現場可編程門陣列FPGA功耗低，但是開發難度高，為了快速實現小波變換的高速、低功耗處理，本發明使用基于多核處理器HyperX的平臺加速小波變換。

西安電子科技大學在其申請的專利“基于FPGA的多級復用小波變換器”(專利申請號：CN201310476968.7，公開號：CN103533357A)中公開了一種基于FPGA的多級復用小波變換器。該小波變換器包括第一級行變換器、第一級列變換器、時分復用行變換器、時分復用列變換器、小波系數分離器和中間緩存器。該小波變換器技術主要解決了變換器大部分時間空閑，沒有充分利用的問題。該專利技術仍然存在的不足是，數據的行變換處理結束之后，才能進行列處理，數據要反復地與全局內存交互，處理速度慢，而且現有FPGA器件工作頻率越高，穩定性越差，開發難度高，開發周期長。

西安電子科技大學在其申請的專利“一種用GPU通過分塊實現快速小波變換的方法”(專利申請號：CN201310055242.6，公開號：CN103198451A)中公開了一種用GPU通過分塊實現快速小波變換的方法。該方法將數據分塊并行處理,包括拷貝原始圖像、數據分塊、數據擴展、拷貝數據到共享內存、行變換、列變換、取消數據擴展、拷貝變換后數據到主機內存的步驟。該方法主要解決了現有技術小波變換速度慢的問題，通過將數據分塊，避免了數據與全局內存的交互，提高了圖像并行處理的速度。但是，該專利技術仍然存在的不足是，將數據按塊從內存讀取，頻繁地址跳變導致數據讀入速度變慢，而且使用圖形處理單元GPU實現小波變換，開發難度較高，功耗較大。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于多核處理器HyperX平臺實現5/3小波變換的方法，利用平臺獨特的通信模式和高度并行的處理架構，按行讀取原始數據，分段擴展后發送給多個并行處理單元，在并行處理單元中組成圖像塊后進行5/3小波變換，開發周期短，復雜度低。

本發明通過預存上一個圖像塊的數據擴展邊緣，減少數據的重復傳輸，提高傳輸速度；通過按行讀取原始數據，減少地址跳變提高數據讀取速度；通過在每個并行處理單元PE中對圖像數據塊的進行5/3小波變換提高數據的訪問速度，避免了圖像數據反復與全局內存的交互；通過圖像塊與圖像塊的并行提高了整幅圖像的處理速度。

為實現上述目的，本發明的步驟包括如下：

(1)轉化原始圖像的格式：