[發明專利]一種低存儲資源開銷的二維FFT結構

在審

• 申請號: 202110453396.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113034344A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 盧有亮;羅壹航;陳勇;唐豪;鄭偉生;羅建平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T1/60
• 分類號: G06T1/60;G06T3/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種低存儲資源開銷的二維FFT結構，應用于信號處理領域，針對現有的二維FFT技術存在較高的計算資源與存儲資源消耗的問題；本發明在傳統二維FFT結構的基礎上，引入了數據拼接對存儲開銷進行優化；圖像數據輸入時，利用移位寄存器將奇偶行拼接；對拼接后圖像的每一行進行一維FFT，結果緩存至內部存儲資源中；行變換結束時，按列產生數據讀取地址索引，還原出數據未拼接時原有的一維FFT變換結果；對還原后圖像的每一列進行一維FFT，從而得到原圖的二維FFT結果；本發明結合數據拼接，將計算過程中的數據量直接減半，有效地減少了存儲資源的消耗。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，特別涉及一種低存儲開銷二維FFT(Fast FourierTransform,FFT)技術。

背景技術

快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)技術是一種高效率的傅里葉變換方法，通過對離散傅里葉變換中復雜的計算步驟進行分解，使得計算時間得到了大量的削減。隨著圖像傳感器的發展，視覺圖像作為一種二維的離散信號，其記錄與處理變得十分重要。

二維FFT技術能夠將圖像從空間域轉換到頻域，使得研究者能夠從不同的角度對圖像信號進行分析，處理。當圖像數據以數據流的方式按行輸入時，傳統的二維FFT方法，將圖像數據放入實部，虛部置0，送入兩個一維FFT模塊順序級聯組成的二維變換模塊。此種方法雖然簡單易實現，但往往會消耗較多的計算資源與存儲資源。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明基于數據拼接的方法，利用FPGA平臺功耗低的優勢，提出一種在FPGA中實現的低存儲資源開銷的二維FFT結構。

本發明采用的技術方案為：一種低存儲資源開銷地二維FFT結構，包括：移位寄存器、第一一維FFT模塊、存儲器、數據還原模塊、第二一維FFT模塊；

所述移位寄存器用于存儲圖像的奇數行數據，并將圖像的偶數行數據與存儲的奇數行數據拼接為復數序列，第一一維FFT模塊對復數序列進行行方向上的一維FFT變換操作，第一一維FFT模塊將變換結果存儲至存儲器中，數據還原模塊將存儲器存儲的變換結果還原為拼接前圖像輸入的各行的一維FFT變換結果，第二一維FFT模塊對拼接前圖像輸入的各行的一維FFT變換結果進行列方向的一維FFT變換操作，從而得到圖像輸入的二位FFT計算結果。

當輸入圖像的奇數行數據時，產生移位寄存器的寫使能信號，將奇數行的數據按順序存入移位寄存器中。

當輸入圖像的偶數行數據時，產生移位寄存器的讀使能信號，將已緩存的奇數行數據讀取出來，與輸入的偶數行數據拼接，得到拼接后的復數序列。

所述第一一維FFT模塊將變換結果存儲至存儲器中，采用的存儲地址格式為：按第一一維FFT模塊輸出的變換結果，按照對應的行地址與列地址拼接的方式，順序產生存儲地址，所產生的存儲地址表示為：{行地址，列地址}。

所述存儲器為雙口RAM，RAM的雙口分別記為A口和B口。

所述數據還原模塊具體為：利用時鐘上升沿與addr_A{行地址，u}，從雙口RAM的A口讀取數據data_A，利用時鐘下降沿與addr_B{行地址，N-1-u}，從雙口RAM的B口讀取數據data_B，從而得到拼接前的圖像輸入的各行的一維FFT變換結果，u＝0,...,N，N表示一次FFT變換的數據個數。

本發明的有益效果：本發明通過數據拼接，相較于傳統的二維FFT方法而言數據量直接減半，即減少了數據的計算消耗與存儲消耗，故能有效減少算法實現中所消耗的計算功耗與存儲器資源。

附圖說明

圖1是本發明方法的整體流程圖。

圖2是本發明中雙口RAM的讀取與數據恢復時序圖。

具體實施方式