[发明专利]二维离散小波变换电路及应用该电路的图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维离散小波变换电路，本发明还涉及应用该电路的图像压缩方法。

背景技术

随着航空航天技术、数字视频和多媒体技术的发展，人们对数字图像压缩处理的要求越来越高。传统数字图象压缩是在PC机或DSP芯片上利用软件通过离散余弦变换(DCT)实现的，由于程序的顺序执行，这种方式不能获得较高的处理速度，另外通过离散余弦变换(DCT)完成的图像处理由于分析窗口不具自适应能力，不可避免的存在方块效应。

近年来兴起的通过硬件电路进行离散小波变换(DWT)方式实现的数字图象压缩处理，具有较好的综合性能。但在进行离散小波变换这一关键环节时，现有的超大规模体积电路(VLSI)架构行变换和列变换都是分离的，在完成行变换后进行数据转置后再进行列变换。由于要进行大量的中间数据的存储、满足复杂的时序要求，这种方式内部结构复杂，硬件利用率低，关键路径延时较长，在完成多级变换时需要占用大容量的片外或片内存储器，不利于降低芯片面积和功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维离散小波变换电路，以解决进行离散小波变换这一环节时，现有的VLSI架构行变换和列变换都是分离的，需要进行大量的中间数据的存储和满足复杂的时序要求，造成VLSI内部结构复杂，硬件利用率低的问题。

它包括SRAM控制信号发生模块U1、数据重排模块U2、小波变换模块U3、控制模块U4、显示控制模块U5、状态监测模块U6、数据文件存储器U7、总线宽度转换模块U8，数据重排模块U2包括先入先出存储器1和D触发器阵列2，状态监测模块U6由数据流监测电路3和状态信号产生电路4组成，控制模块U4由读写地址控制电路5、状态控制电路6、阶数变换控制电路7和缓冲电路8组成，小波变换模块U3由LL数字滤波器9、LH数字滤波器10、HL数字滤波器11、HH数字滤波器12和数字选择及合并电路13组成；数据文件存储器U7的数据信号输出端连接总线宽度转换单元U8的一个数据输入端，对应的总线宽度转换单元U8的数据输出端连接先入先出存储器1的数据输入端，先入先出存储器1的控制信号输入端连接状态控制电路6的控制信号输出端上，先入先出存储器1的数据输出端连接D触发器阵列2的数据输入端，D触发器阵列2的一个数据输出端连接数据流监测电路3的一个信号输入端，D触发器阵列2的另一个数据输出端连接LL数字滤波器9、LH数字滤波器10、HL数字滤波器11和HH数字滤波器12的数据输入端，LL数字滤波器9、LH数字滤波器10、HL数字滤波器11和HH数字滤波器12的数据输出端分别连接在数字选择且合并电路13的一个输入端上，数字选择且合并电路13的输出端分别连接数据流监测电路3的另一个信号输入端和缓冲电路8的一个信号输入端，数据流监测电路3的信号输出端连接状态信号产生电路4的信号输入端，状态信号产生电路4的信号输出端连接缓冲电路8的另一个信号输入端以控制状态，缓冲电路8的三个信号输出端分别连接读写地址控制电路5、状态控制电路6和变换阶数控制电路7的信号输入端，读写地址控制电路5、状态控制电路6和变换阶数控制电路7的输出端分别连接到SRAM控制信号发生单元U1的三个信号输入端，以传递小波变换后的数据流，SRAM控制信号发生单元U1的数据输出端连接数据文件存储器U7的数据输入端。

本发明还提供应用该电路的图像压缩方法，它包括下述步骤：一、数据预处理：将图像设置于小波变换窗口滤波器的扫描区域内作为压缩对象；

二、二维离散小波变换：采用5*5的小波变换窗口滤波器在水平方向上从左到右依次扫描运动，到达图像右端边缘位置后小波变换窗口滤波器在竖直方向上降低一个像素单元的位置，接着再从左到右依次扫描，这种“Z”字形运动直到完成整幅图像的扫描，在上述“Z”字形扫描过程中，小波变换窗口滤波器每次在相应的位置应用小波变换公式，对小波变换窗口滤波器所框定的图像的源信号进行了四次的高通和低通滤波，这四次滤波分别产生水平方向低通滤波与竖直方向低通滤波的组合系数LL、水平方向低通滤波与竖直方向高通滤波的组合系数LH、水平方向高通滤波与竖直方向低通滤波的组合系数HL、水平方向高通滤波与竖直方向低通滤波的组合系数HH，所获得的LL、LH、HL和HH包含了不同图像信息的图像成分；

三、对所获得的LL、LH、HL和HH进行量化的操作，减小LL、LH、HL和HH的数据长度；

四、对步骤三量化处理后的LL、LH、HL和HH进行数据选择、合并的编码，输出得到压缩后的图像。