專利名稱：：選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的方法和設(shè)備。具體地，所述方法和設(shè)備是基于使用整數(shù)運(yùn)算。
背景技術(shù)：
：小波閾值處理是用于降噪的復(fù)雜而有效的方法。因此，小波變換允許對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行精細(xì)分級(jí)的閾值處理，產(chǎn)生精細(xì)分級(jí)的降噪，在多數(shù)情況下，這是降噪應(yīng)用的目標(biāo)。通常使用浮點(diǎn)運(yùn)算來(lái)計(jì)算小波變換。針對(duì)小波閾值處理，執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)的小波分解。對(duì)于數(shù)字輸入數(shù)據(jù)，利用離散小波變換(DWT)來(lái)進(jìn)行小波分解，可以利用濾波器組來(lái)實(shí)現(xiàn)離散小波變換。因此，每個(gè)級(jí)聯(lián)步驟被稱為級(jí)。DWT將輸入數(shù)據(jù)分解為近似和細(xì)節(jié)系數(shù)。圖1示出了利用低通濾波器L、高通濾波器H和隨后的下采樣段而進(jìn)行的簡(jiǎn)單一維DWT?？梢酝ㄟ^應(yīng)用行-列分離，利用一維DWT來(lái)實(shí)現(xiàn)二維DWT。此夕卜，可以對(duì)小波分解進(jìn)行迭代，以產(chǎn)生多級(jí)分解。圖2示出了產(chǎn)生四個(gè)子帶LL、LH、HL、HH的2D-DWT的小波分解。子帶LL包含近似系數(shù)、其他子帶包含細(xì)節(jié)系數(shù)。圖3示出了基于2D-DWT的小波分析的多級(jí)分解，其中，級(jí)i的子帶LL(即近似系數(shù))是下一級(jí)i+l的輸入。圖3示出三個(gè)這樣的級(jí)。分解之后，根據(jù)分配的噪聲模型來(lái)執(zhí)行細(xì)節(jié)小波系數(shù)(對(duì)于2D-DWT:例如，LH卜HLj、HHj，其中，i=l，...，N)的閾值處理或收縮。實(shí)際上，這導(dǎo)致噪聲的降低。因此，基于給定閾值T將小波系數(shù)的值W修改為所產(chǎn)生的小波系數(shù)WT。存在特定建立的閾值處理技術(shù)。其中有硬閾值處理、軟閾值處理、以及其他更復(fù)雜的閾值處理技術(shù)，例如，Zhang(Zhang,X.-P.andDesai，M.D.:Adaptivedenoisingbased4onSURErisk,IEEESignalProcessingLetters,1998,vol.5，no.10pp.265-267)。以下等式和圖4還描述了硬和軟闊值處理技術(shù)。直接硬閾值處理受益于浮點(diǎn)運(yùn)算提供的精度，這是由于閾值T的精細(xì)分級(jí)選擇是可能的，并因此可以精確定義要將哪些小波值設(shè)置為零。軟閾值處理或其他復(fù)雜閾值處理技術(shù)還刪減或減小小波系數(shù)，例如，w-T。因此，利用浮點(diǎn)運(yùn)算，精細(xì)分級(jí)的刪減也是可能的。浮點(diǎn)運(yùn)算的使用需要使用支持浮點(diǎn)運(yùn)算的體系結(jié)構(gòu)和/或處理平臺(tái)。可以認(rèn)為這至少是昂貴的，并且甚至對(duì)于如FPGA或特定數(shù)字信號(hào)處理器而言效率較低。為了避免該限制，一些小波變換利用允許以等同于浮點(diǎn)運(yùn)算的精度使用定點(diǎn)運(yùn)算進(jìn)行處理的濾波器系數(shù)。定點(diǎn)運(yùn)算針對(duì)小波分解樹的每一級(jí)一般需要增長(zhǎng)的精度，這容易超過通?？捎玫?6或32位。因此，這些方法也不是高效的，甚至不可應(yīng)用于那些種類的平臺(tái)。另一解決方案是使用整數(shù)小波變換(IWT)，允許整數(shù)輸入值至整數(shù)輸出值的映射。其間的處理無(wú)需基于整數(shù)運(yùn)算。此外，由于對(duì)允許利用整數(shù)運(yùn)算進(jìn)行處理的特殊濾波器系數(shù)的選擇，可以使用整數(shù)運(yùn)算來(lái)執(zhí)行包括閾值處理在內(nèi)的全部處理。因此，由于最精細(xì)可實(shí)現(xiàn)的分級(jí)是整數(shù)運(yùn)算提供的精度，因此利用產(chǎn)生的整數(shù)小波系數(shù)，包括刪減在內(nèi)的精細(xì)分級(jí)的閾值處理是不可能的。因此，處理必須依賴于較不精細(xì)、甚至粗分級(jí)的閾值處理，由于例如在小數(shù)位中不支持刪減。如果使用浮點(diǎn)運(yùn)算用于IWT的中間處理，則甚至仍然保持粗分級(jí)的閾值處理。允許定點(diǎn)方法以及完全利用整數(shù)運(yùn)算的IWT計(jì)算的一個(gè)示例是，(等式l.l)w-r，w》ro,卜|<r(等式1.2)LeGall"的5抽頭/3抽頭濾波器的提升實(shí)現(xiàn)方式。以下示出了針對(duì)一維5抽頭/3抽頭濾波器的提升方案的等式，其中，；Y2")(等式2.1)表示高通輸出，少P"+7」(等式2.2)表示低通輸出。x(2w)+x(2zi+2)y(2n+1)=x(2w+1)—(等式2.1)y(2w-1)+y(2/7+1)+2(等式2.2)采用上述定點(diǎn)方法，對(duì)于有符號(hào)的io比特輸入，系數(shù)少卩"+o是有符號(hào)的12比特，系數(shù)yf2W是有符號(hào)的14比特。計(jì)算的處理步驟需要相應(yīng)的字寬。利用簡(jiǎn)單近似，即針對(duì)低通增加4比特寬度，針對(duì)高通增加2比特寬度，可以對(duì)多級(jí)2D-DWT所需的精度進(jìn)行估計(jì)。對(duì)于第一級(jí)，子帶LL,的系數(shù)需要18比特字寬，針對(duì)第二級(jí)，子帶LL2的系數(shù)需要26比特，針對(duì)第三級(jí)，子帶LL3的系數(shù)需要34比特。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題是，如何使用具有最小精度(相對(duì)于所需字寬，即計(jì)算精度)的整數(shù)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)分級(jí)的小波閾值處理，其中，要防止溢出。通過在權(quán)利要求l中公開的方法解決了該問題。在權(quán)利要求9中公開了利用所述方法的相應(yīng)設(shè)備。本發(fā)明在變換步驟之前、期間和/或之后對(duì)輸入值應(yīng)用范圍擴(kuò)展，然后應(yīng)用閾值處理，然后在變換步驟之前、期間和/或之后應(yīng)用反擴(kuò)展，其中，變換步驟使用整數(shù)運(yùn)算。因此，閾值處理也對(duì)整數(shù)值進(jìn)行操作，并從而比傳統(tǒng)閾值處理更容易實(shí)現(xiàn)。在閾值處理中，將整數(shù)系數(shù)與可以同為整數(shù)的適當(dāng)閾值進(jìn)行比較。描述了兩個(gè)基本實(shí)施例，使用具有最小處理精度的整數(shù)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)分級(jí)的小波閾值處理。'LeGall，D.andTabatabai，A.:Sub-bandcodingofdigitalimagesusingsymmetricshortkernelfiltersandarithmeticcodingtechniques,/"femct"o"fl/Co"/erertceo打JcowW'cs,5"/eecAa"f/i/g加//VocewVg，1988，pp.76卜764vol.22Skodras,A.etal,TT^eJ尸EG2000W///magecomprew'ows加c/a^/.S/g即//VocewVtgM。gw"e,2001vol,18,no.5,pp.36-58根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的方法，所述數(shù)字信號(hào)具有第一范圍的值，所述方法包括以下步驟將數(shù)字信號(hào)分解為多個(gè)頻率子帶，并且在分解步驟之前、期間或之后，將數(shù)字信號(hào)或所述頻率子帶中的至少一個(gè)擴(kuò)展一個(gè)或多個(gè)比特，其中，獲得至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶具有比所述第一范圍的整數(shù)值更大范圍的整數(shù)值，在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶值中減小(在絕對(duì)值方面)或移除小于閾值的值，以及在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶中減小或移除小于閾值的值的步驟之后，從頻率子帶來(lái)重構(gòu)具有所述第一范圍的值的輸出信號(hào)，其中，對(duì)所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶或重構(gòu)的輸出信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)展。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的設(shè)備，所述數(shù)字信號(hào)具有第一范圍的值，所述設(shè)備包括用于將數(shù)字信號(hào)分解為多個(gè)頻率子帶的裝置；以及用于在分解之前、期間或之后將數(shù)字信號(hào)或所述頻率子帶中的至少一個(gè)擴(kuò)展一個(gè)或多個(gè)比特的裝置，其中，獲得至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶具有比所述第一范圍的整數(shù)值更大范圍的整數(shù)值。用于在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶值中減小或移除小于閾值的值的裝置，以及用于從包括所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶在內(nèi)的頻率子帶來(lái)重構(gòu)具有所述第一范圍的值的輸出信號(hào)的裝置，其中，所述設(shè)備包括用于對(duì)所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶或重構(gòu)的輸出信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)展的裝置。在第一基本實(shí)施例中，引入預(yù)處理步驟，其中，將輸入值的范圍擴(kuò)展至閾值處理所需的精度級(jí)別。從而所述值分布在擴(kuò)展的值范圍上。在第二基本實(shí)施例中，在處理期間應(yīng)用分布式范圍擴(kuò)展。這可以通過省略對(duì)于小數(shù)系數(shù)的必要除法(在等式2.1和2.2中除以2和4)以及相應(yīng)地調(diào)整其他系數(shù)來(lái)獲得，從而選擇性引入定點(diǎn)精度。在一些或全部階段中可以利用這一點(diǎn)，直到實(shí)現(xiàn)所需精度。這擴(kuò)展了所產(chǎn)生的或中間小波系數(shù)的范圍。由于該范圍擴(kuò)展在預(yù)處理步驟中獲得或分布在處理中，因此實(shí)現(xiàn)了允許精細(xì)分級(jí)的閾值處理的較高精度。在反變換之后，通過相應(yīng)的壓縮或去擴(kuò)展來(lái)撤銷該范圍擴(kuò)展。在從屬權(quán)利要求、以下描述和附圖中公開了本發(fā)明的有利實(shí)施例。參照附圖描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例，在附圖中圖1示出了1維DWT;圖2示出了2維DWT;圖3示出了使用2D-DWT的小波分析的多級(jí)分解；圖4示出了不同閾值處理技術(shù)；圖5示出了簡(jiǎn)單范圍擴(kuò)展；圖6示出了第二范圍擴(kuò)展技術(shù)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的小波濾波器的分解和合成部分；圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的小波濾波器的分解部分；圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的小波濾波器的合成部分；以及圖9示出了根據(jù)擴(kuò)展寬度k和閾值T使用簡(jiǎn)單比特移位處理和未處理的數(shù)據(jù)集之間的RMSE。具體實(shí)施例方式盡管在下文中將5抽頭/3抽頭濾波器作為參考示例，但是本發(fā)明還適用于其他分解(也被稱為分析)裝置和重構(gòu)(也被稱為合成或綜合)裝置。圖7示出了基于多級(jí)分解和合成的小波濾波器組，其中擴(kuò)展函數(shù)Exp對(duì)輸入值iiVig進(jìn)行擴(kuò)展，產(chǎn)生擴(kuò)展的輸入值inexp。擴(kuò)展的輸入值inexp用于分解段2D-DWT(在這種情況下是離散小波變換)。為了輸出每一級(jí)的每個(gè)子帶的值，應(yīng)用閾值處理函數(shù)Thun、ThHU、...、ThHH3來(lái)移除(或至少在絕對(duì)值方面減小)小于相應(yīng)閾值的系數(shù)。假設(shè)適當(dāng)?shù)卦O(shè)8置了閾值，則這些系數(shù)通常主要表示噪聲。因此，可以消除該噪聲。同樣移除了來(lái)自原始信號(hào)的小系數(shù)，但是這些系數(shù)是無(wú)關(guān)緊要的，這是由于不能將它們與噪聲相區(qū)分。在該特定示例中，應(yīng)用于第一分解級(jí)的閾值處理塊Thu^、ThHU、ThHH,所使用的閾值可以均不相同，并可以與應(yīng)用于第二分解級(jí)的閾值處理塊TkH2、ThHL2、ThHH2所使用的閾值以及應(yīng)用于第三分解級(jí)的閾值處理塊ThLu、ThLH3、ThHU、Th朋3所使用的閾值不同。然而，這些閾值可以彼此獨(dú)立，并因此可以是相等的?？梢酝ㄟ^任何適當(dāng)方法(例如推廣的交叉驗(yàn)證)來(lái)定義閾值。在擴(kuò)展、小波分解和選擇性閾值處理之后，從產(chǎn)生的子帶來(lái)重構(gòu)信號(hào)。將子帶的系數(shù)饋送入反離散小波變換(IDWT)2D-IDWT中，2D-IDWT與先前使用的DWT互補(bǔ)，從而在這種情況下是2維的。因此，除了移除小于相應(yīng)應(yīng)用的閾值的頻譜分量以外，輸入信號(hào)的完美重構(gòu)一般是可能的(假設(shè)DWT和IDWT塊滿足公知的完美重構(gòu)條件)。在最后一段，通過反擴(kuò)展InvExp將IDWT輸出值outexp的范圍重新映射至值的原始范圍，產(chǎn)生包含降低的噪聲的重構(gòu)、去擴(kuò)展的輸出值outde—expo本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，可以使用整數(shù)運(yùn)算來(lái)執(zhí)行所有處理步驟。由于范圍擴(kuò)展，即使輸入值的范圍較小，也可以完全利用用于處理的可用值范圍。具體地，如下進(jìn)一步描述，可以選擇性將范圍擴(kuò)展應(yīng)用至信號(hào)的特定頻帶，使得可以執(zhí)行選擇性降噪。應(yīng)當(dāng)清楚，盡管在該示例中使用2維DWT分解，但也可以是l維或3維或任何其他類型的信號(hào)分解。此外，不需要將閾值處理應(yīng)用于任何分解級(jí)的所有子帶，并且不需要應(yīng)用于所有分解級(jí)。也可以僅將閾值處理應(yīng)用于主要預(yù)期望存在噪聲的頻帶，例如，在圖7中的LH,、HL,、HH,和HH2作為4個(gè)最細(xì)節(jié)的系數(shù)。尤其在最低子帶LL3中，通常跳過閾值處理。一般地，它取決于信號(hào)的頻譜和使用子帶閾值處理的期望噪聲的頻譜。在可編程體系結(jié)構(gòu)中，可以單獨(dú)設(shè)置閾值，可以通過將閾值設(shè)置為零來(lái)跳過閾值處理。根據(jù)本發(fā)明，被應(yīng)用閾值的值均為整數(shù)。因此，閾值本身可以是整數(shù)，但不必須為整數(shù)。在處理之前或動(dòng)態(tài)地(分布式)在處理期間或二者兼有，本發(fā)明利用應(yīng)用于待處理的值的范圍擴(kuò)展，以允許小波系數(shù)的精細(xì)分級(jí)的閾值處理。因此，所需的處理精度(即所需的最精細(xì)分級(jí))選擇性地適于可用處理體系結(jié)構(gòu)。所需精度取決于需要降噪的應(yīng)用，例如圖像處理。為了確定最小所需精度，必須考慮由所應(yīng)用的濾波器的特性(例如過沖(overshoot))引起的固有范圍擴(kuò)展。對(duì)于5抽頭/3抽頭濾波器，針對(duì)有符號(hào)輸入值的前三級(jí)，可以將固有范圍擴(kuò)展粗略估計(jì)為2比特。對(duì)于上述具有10比特有符號(hào)輸入值的示例，第三級(jí)的輸出系數(shù)需要12比特用于IWT的計(jì)算。因此，例如對(duì)于16比特整數(shù)運(yùn)算，4比特可用于增加閾值處理精度。對(duì)于有符號(hào)的9比特為5比特，以此類推。對(duì)于24比特或32比特整數(shù)運(yùn)算，有更多比特可用于增加閾值處理精度。在下文中，用來(lái)增加閾值處理精度的比特?cái)?shù)目由k表示。對(duì)于在處理之前執(zhí)行范圍擴(kuò)展的實(shí)施例，具有n比特寬度的輸入值的范圍通過k比特被擴(kuò)展為產(chǎn)生k+n比特字寬。因此，多種擴(kuò)展方案是可能的。在下文中描述了兩種范圍擴(kuò)展方案。如圖5所示，第一種方案(所提出的方案l)基于簡(jiǎn)單比特移位。在這種情況下，追加均為0值的k比特。這同樣可以描述為與2k相乘或邏輯比特移位k:xS2=x*2k(等式3.1)xS2=xk(等式3.2)明顯，所產(chǎn)生的擴(kuò)展的值不是均勻分布的，由于它們的k個(gè)最低有效比特(LSB)全為零?？梢酝ㄟ^邏輯比特移位-k可以使該范圍擴(kuò)展反轉(zhuǎn)，截去k個(gè)LSB，并將結(jié)果舍入為最接近整數(shù)。例如，如果要將值010001^去擴(kuò)展2比特，則中間結(jié)果為0100.01bin，舍入為0100bin，而對(duì)于值010010bin，中間結(jié)果為OIOO.IO，舍入為010W該第一方案非常容易實(shí)現(xiàn)，并能夠非?？焖賵?zhí)行。第二方案(提出的方案2)允許在n+k比特的新范圍上更均勻地分布原始輸入值。該方案對(duì)于無(wú)符號(hào)整數(shù)輸入值尤其有利，例如在圖像處理的情況下。假定k《n，將n個(gè)原始比特的k個(gè)最高有效比特(MSB)插入在k比特移位后的LSB位置。圖6示出了該第二方案。例如，如果要將值0100101bin、0110110bin和0001010bin擴(kuò)展3比特，則結(jié)果為oiooioi腿bin、onono5iibin和oooioio纖bin，這是由于追加了3個(gè)MSB(如下劃線部分)。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于，所產(chǎn)生的擴(kuò)展的值更加均勻分布。對(duì)于有符號(hào)整數(shù)輸入值，處理原則上相同，然而，在有符號(hào)值的情況下，可以省略MSB，以實(shí)現(xiàn)不同的值。該方案可以容易以硬件實(shí)現(xiàn)。在k〉n的情況下，可以對(duì)n比特的MSB進(jìn)行復(fù)制，直到n+m等于k。例如，4比特值1011^擴(kuò)展6位的結(jié)果為iomoin。此外，所提出的方案2可以普遍適用于在將數(shù)據(jù)集合擴(kuò)展到更大數(shù)據(jù)范圍中實(shí)現(xiàn)更均勻的分布。對(duì)于去擴(kuò)展，需要將在擴(kuò)展期間添加的相應(yīng)MSB(無(wú)論其特定值如何)減去。例如，如果在擴(kuò)展期間添加了輸入值的兩個(gè)MSB，則需要在去擴(kuò)展期間減去所產(chǎn)生值的兩個(gè)MSB。下文中，針對(duì)k〈二n(其中，k-4以及n-8)的情況，將上述方案與3個(gè)傳統(tǒng)方案進(jìn)行比較?；鶞?zhǔn)是精確的均勻分布，然而，這需要浮點(diǎn)運(yùn)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>第一傳統(tǒng)方案Refl使用舍入，第二傳統(tǒng)方案Ref2使用向下取整函數(shù)，以及第三傳統(tǒng)方案Ref3使用向上取整函數(shù)(等式5)表l列出了該比較的結(jié)果，具體地，列出了所實(shí)現(xiàn)的誤差和均方差(MSE)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>于子帶HL，該擴(kuò)展是4、l或O比特，以及對(duì)于子帶LH，該擴(kuò)展是4、3或0比特。最終，子帶HH的擴(kuò)展是2、1或O比特。與第二實(shí)施例相比，僅以量化步長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行范圍擴(kuò)展。如果實(shí)現(xiàn)了所需范圍擴(kuò)展，例如，在最終內(nèi)部段中為16比特，可以簡(jiǎn)單地關(guān)閉所實(shí)施的分布擴(kuò)展，即后續(xù)分解段再次包括除法步驟。這意味著，盡管由于濾波器體系結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致小范圍擴(kuò)展仍是可能的，但已經(jīng)對(duì)此進(jìn)行了考慮，以便利用不多于所需范圍擴(kuò)展(例如，16比特)來(lái)進(jìn)行所有處理。同樣應(yīng)當(dāng)注意，代替原始輸入值，可以對(duì)擴(kuò)展的輸入值進(jìn)行變換。所產(chǎn)生的系數(shù)是經(jīng)過閾值處理的，并然后執(zhí)行反變換。最終，通過對(duì)結(jié)果進(jìn)行去擴(kuò)展(或壓縮)來(lái)撤銷引入的范圍擴(kuò)展。圖8示出了對(duì)范圍擴(kuò)展進(jìn)行分布的實(shí)施例。代替圖7的公共DWT段，使用對(duì)輸入值應(yīng)用等式6的修改的DWT段2D-DWT'。通過省略等式2的除法運(yùn)算來(lái)進(jìn)行值擴(kuò)展。同樣，對(duì)擴(kuò)展的值進(jìn)行閾值處理Th'LH,、Th,HL1.....Th，HH3。通過與分解段互補(bǔ)的重構(gòu)段2D-IDWT，來(lái)使分解反轉(zhuǎn)。因此，如果將所有閾值設(shè)置為零，則輸入信號(hào)的完美重構(gòu)是可能的。因此，與輸入信號(hào)相比，輸出信號(hào)頻譜未被修改。然而，可以對(duì)一些或全部子帶或小波進(jìn)行擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)精細(xì)分級(jí)的小波閾值處理。對(duì)于5抽頭/3抽頭濾波器，實(shí)驗(yàn)表明，利用范圍擴(kuò)展，能夠使用具有最小處理精度(或者通過值范圍擴(kuò)展的可用處理精度的最大使用)的整數(shù)運(yùn)算進(jìn)行精細(xì)分級(jí)的小波閾值處理。隨著所添加的每個(gè)擴(kuò)展比特，小波閾值處理變得更加精細(xì)地分級(jí)。從而，僅次于原始和處理后的數(shù)據(jù)集合(例如，圖像)之間所觀察到的最大差異，重要的是多少數(shù)據(jù)項(xiàng)(例如，像素)受到影響。例如，后者可以通過處理的和未處理的數(shù)據(jù)集合之間的均方根誤差(RMSE)來(lái)表示。圖9示出了根據(jù)擴(kuò)展寬度k和閾值T的、利用所提出的擴(kuò)展方案l的第一種方法(即比特移位和填充O)的結(jié)果。輸入數(shù)據(jù)寬度為無(wú)符號(hào)9位。示出了最大絕對(duì)本發(fā)明的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于，針對(duì)小波閾值處理使用整數(shù)運(yùn)算，這允許使用更多類型的體系結(jié)構(gòu)和處理平臺(tái)。此外，與定點(diǎn)運(yùn)算相比，可以使處理的精度(即字寬)最小化。整數(shù)運(yùn)算和最小化精度要求，這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生了較低成本，同時(shí)具有相等或類似的閾值處理質(zhì)量。這些優(yōu)點(diǎn)允許更高效的實(shí)現(xiàn)方式，并因此允許選擇較小設(shè)備，或具有較低處理性能的設(shè)備。應(yīng)理解，僅通過示例描述了本發(fā)明，在不背離本發(fā)明范圍的前提下可以進(jìn)行細(xì)節(jié)的修改。說(shuō)明書和(在適當(dāng)時(shí))權(quán)利要求以及附圖中所公開的每個(gè)特征可以以獨(dú)立的方式或以任何適當(dāng)組合的方式來(lái)提供。特征在適當(dāng)時(shí)可以以硬件、軟件或二者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在適用時(shí)，連接可以實(shí)現(xiàn)為無(wú)線連接或有線連接(不必須是直接或?qū)Ｓ眠B接)。權(quán)利要求中出現(xiàn)的附圖標(biāo)記僅是示意性的，不應(yīng)對(duì)權(quán)利要求的范圍具有限制作用。權(quán)利要求1、一種用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的方法，所述數(shù)字信號(hào)具有第一范圍的值，所述方法包括以下步驟-將數(shù)字信號(hào)分解(2D-DWT)為多個(gè)頻率子帶(LL1、LH1、HL1、HH1、LL2、LH2、HL2、HH2、LL3、LH3、HL3、HH3)，并且在分解步驟之前、期間或之后，將數(shù)字信號(hào)或所述頻率子帶中的至少一個(gè)擴(kuò)展(Exp)一個(gè)或多個(gè)比特，其中，獲得至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶具有比所述第一范圍的整數(shù)值更大范圍的整數(shù)值；-在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶值中減小或移除(ThLH1、ThHL1、ThHH1、...、ThHH3)小于閾值的值；以及-在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶中減小或移除小于閾值的值的所述步驟之后，從頻率子帶來(lái)重構(gòu)(2D-IDWT)具有所述第一范圍的值的輸出信號(hào)(outde-exp)，其中，對(duì)所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶或重構(gòu)的輸出信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)展(InvExp)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，將單獨(dú)的閾值應(yīng)用于多于一個(gè)頻率子帶，并且每個(gè)頻率子帶的閾值與其他頻率子帶的閾值不同。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，一個(gè)或多個(gè)閾值是整數(shù)閾值。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的方法，其中，在所述擴(kuò)展步驟中添加的一個(gè)或多個(gè)波特是LSB并被設(shè)置為零，并且去擴(kuò)展步驟包括舍入至最接近的整數(shù)值。5、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的方法，其中，在擴(kuò)展步驟中添加的一個(gè)或多個(gè)比特添加在LSB位置處，并被設(shè)置為從所述數(shù)字信號(hào)(in。Hg)獲得的值。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，從所述數(shù)字信號(hào)(in。Hg)獲得的值是從所述數(shù)字信號(hào)的MSB獲得的。7、根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，對(duì)擴(kuò)展的輸出信號(hào)(outexp)進(jìn)行去擴(kuò)展(IiwExp)的所述步驟包括移除LSB。8、根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，分解步驟通過數(shù)字小波變換(2D-DWT)來(lái)執(zhí)行，并且重構(gòu)步驟通過反數(shù)字小波變換(2D-IDWT)來(lái)執(zhí)行。9、一種用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的設(shè)備，所述數(shù)字信號(hào)具有第一范圍的值，所述設(shè)備包括-用于將數(shù)字信號(hào)分解為多個(gè)頻率子帶(LL,、LH,、HL,、HH,、LL2、LH2、HL2、HH2、LL3、LH3、HL3、HH3)的裝置(2D-DWT)，以及用于在分解步驟之前、期間或之后，將數(shù)字信號(hào)或所述頻率子帶中的至少一個(gè)擴(kuò)展(Exp)—個(gè)或多個(gè)比特的裝置，其中，獲得至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶具有比所述第一范圍的整數(shù)值更大范圍的整數(shù)值；-用于在至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶值中減小或移除小于閾值的值的裝置(ThLH1、ThHL1、ThHH1、…、Th鵬);以及-用于從包括所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶在內(nèi)的頻率子帶來(lái)重構(gòu)具有所述第一范圍的值的輸出信號(hào)(outde.exp)的裝置(2D-IDWT),其中，所述設(shè)備包括用于對(duì)所述至少一個(gè)擴(kuò)展的頻率子帶或重構(gòu)的輸出信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)展的裝置(IrwExp)。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，用于對(duì)數(shù)字信號(hào)(in。rig)進(jìn)行擴(kuò)展的裝置還具有-用于在LSB位置處添加一個(gè)或多個(gè)比特的裝置；-用于獲得所述數(shù)字信號(hào)(in。Hg)的一個(gè)或多個(gè)比特的裝置；以及-用于將所添加的一個(gè)或多個(gè)比特設(shè)置為所獲得的所述數(shù)字信號(hào)(irwig)的一個(gè)或多個(gè)比特的裝置。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，從所述數(shù)字信號(hào)(in。rig)獲得的值是從所述數(shù)字信號(hào)的MSB獲得的。12、根據(jù)權(quán)利要求9-ll之一所述設(shè)備，其中，用于對(duì)擴(kuò)展的輸出信號(hào)(cmtexp)進(jìn)行去擴(kuò)展的所述裝置具有用于移除LSB的裝置。全文摘要使用離散小波變換DTW的小波閾值處理是一種用于降噪的復(fù)雜而有效的方法。然而，使用整數(shù)運(yùn)算意味著可以不用使用完整范圍的輸入值。一種用于選擇性降低數(shù)字信號(hào)中的噪聲的方法，所述數(shù)字信號(hào)具有第一范圍的值，所述方法包括以下步驟將數(shù)字信號(hào)分解(2D-DWT)為多個(gè)頻率子帶(LL₁，...，HH₃)，并且在將分解的數(shù)字信號(hào)(in_orig)或至少一個(gè)子帶擴(kuò)展(Exp)一個(gè)或多個(gè)比特至第二范圍的整數(shù)值之前、期間或之后，在至少一個(gè)頻率子帶中移除(Th_LH1、Th_HL1、Th_HH1、...、Th_HH3)小于閾值的值，在移除小于閾值的所述值之后，將頻率子帶重新組合(2D-IDWT)為擴(kuò)展的輸出信號(hào)(out_exp)，并且對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)展(InvExp)其中，獲得具有所述第一范圍的值的信號(hào)(out_de-exp)。文檔編號(hào)G06F17/14GK101681356SQ200880011843公開日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年4月8日優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日發(fā)明者約恩·亞卡斯基,馬爾特·博蘇姆申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司