專利名稱：一種基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，尤其涉及一種基于提升格式，通過增加并行的運(yùn)算結(jié)構(gòu)，通過臨時存取調(diào)度中間結(jié)果，并通過簡化邊界延拓操作來提高處理速度的9/7小波逆變換來進(jìn)行圖像解壓縮的實(shí)現(xiàn)方法，屬于圖像解壓縮技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
小波變換以其獨(dú)特的時頻局部化特性，在信號分析和數(shù)字圖像處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其在圖像壓縮領(lǐng)域，基于小波的壓縮方法壓縮比高，壓縮后能保持信號與圖像的特征不變，且在傳遞中可以抗干擾。小波變換包括小波正變換和小波逆變換。傳統(tǒng)的第一代小波變換是在歐式空間內(nèi)通過基底的平移和伸縮構(gòu)造小波基的，不適合非歐式空間的應(yīng)用。上個世紀(jì)九十年代，Sweldens和Daubechies等學(xué)者提出了小波信號分解與重構(gòu)的快速計算格式——提升格式(lifting scheme)，又被稱為第二代小波變換。提升格式的基本思想是建立在雙正交小波和完全可恢復(fù)濾波器組的理論基礎(chǔ)上，在保持小波雙正交特性的條件下，通過所謂提升和對偶提升過程來改善小波及其對偶的性能， 以滿足各種應(yīng)用的需要?；谔嵘袷降男〔ㄗ儞Q提供了一種快速實(shí)現(xiàn)方法，與經(jīng)典的Mallat算法相比， 運(yùn)算量減少一半；能夠?qū)崿F(xiàn)小波變換的原位(in-place)計算，整個計算過程不需要申請輔助存儲空間，可節(jié)省存儲單元；實(shí)現(xiàn)非常簡單、快速和直接，而且意義非常明確，正變換和逆變換結(jié)構(gòu)相似；能夠很容易處理邊界問題。目前，在靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000中采用了基于提升格式的⑶F (Cohen， Daubechies and i^eauveau) 9/7雙正交小波變換。這種小波變換方式的優(yōu)點(diǎn)在于小波變換的能量集中性和恢復(fù)圖像的PSNR(Peak Signal to Noise Ratio，峰值信噪比，目前最常用的圖像質(zhì)量客觀評價指標(biāo))較高，且計算復(fù)雜度適中。隨著壓縮圖像分辨率的提高，壓縮的數(shù)據(jù)量也在擴(kuò)大，在實(shí)時壓縮技術(shù)不斷發(fā)展的同時，實(shí)時解壓縮技術(shù)也應(yīng)該跟上步伐。面對大量壓縮碼流急待實(shí)時解壓縮的需求，小波逆變換的快速實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為快速實(shí)時解壓縮技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，直接影響著著實(shí)時解壓縮系統(tǒng)的處理能力。目前，應(yīng)用較多的基于提升格式小波逆變換的實(shí)現(xiàn)方法大多數(shù)都是參照J(rèn)PEG2000 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)或改進(jìn)的。其結(jié)構(gòu)與小波正變換相似，因此處理能力不會有太大的變化。小波逆變換可以針對解壓縮系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，無需完全參照壓縮系統(tǒng)中的小波正變換進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在圖像壓縮領(lǐng)域中，現(xiàn)有技術(shù)的小波逆變換結(jié)構(gòu)普遍與正變換相似，都是每時鐘周期輸入1或2個數(shù)據(jù)，再經(jīng)過列變換、行變換的流水處理后，每時鐘周期輸出1或2個數(shù)據(jù)。正變換的數(shù)據(jù)來源是經(jīng)過預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)，一般情況下，是以逐行的方式一個一個地輸入進(jìn)行正變換，適合每時鐘周期處理1或2個數(shù)據(jù)的方式；逆變換的數(shù)據(jù)來源是經(jīng)過熵解碼和反量化后存儲在存儲器中的小波系數(shù)。存儲器通常由多片RAM(Rand0mAccess Memory，隨機(jī)存儲器)組成，每時鐘周期可以讀取更多的數(shù)據(jù)，小波逆變換每時鐘周期處理更多的數(shù)據(jù)提供了支持，也為小波逆變換的快速實(shí)現(xiàn)帶來了新的突破點(diǎn)。本發(fā)明就是在此背景下，突破常規(guī)的設(shè)計思路，針對處理性能要求較高的圖像解壓縮系統(tǒng)，提出了一種基于提升格式的9/7小波逆變換的快速實(shí)現(xiàn)方法。它能夠每時鐘周期同時處理4個數(shù)據(jù)，極大的提高了小波逆變換的處理能力，提升了解壓縮系統(tǒng)的處理性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對處理性能要求較高的圖像解壓縮系統(tǒng)，提供一種基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法。該方法通過增加并行的運(yùn)算結(jié)構(gòu)來提高處理能力；通過臨時存取調(diào)度中間結(jié)果來減少重復(fù)性計算；并通過直連對稱數(shù)據(jù)所在運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口來消除專門的對稱邊界延拓處理過程，從而保證了小波逆變換處理速度，提升了解壓縮系統(tǒng)的處理性能。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于包括如下步驟(1)圖像數(shù)據(jù)的壓縮碼流經(jīng)過熵解碼和反量化后，得到小波系數(shù)，將其存儲到小波系數(shù)存儲器中；(2)讀取小波系數(shù)進(jìn)行N級小波逆變換，每級小波逆變換都要先進(jìn)行一維列變換再進(jìn)行一維行變換，以達(dá)到二維變換的效果，具體包括以下C3) (9)步驟(3)從小波系數(shù)存儲器中，按照順序每個時鐘周期同時讀取列或行的4個連續(xù)小波系數(shù)進(jìn)行一維小波逆變換；這4個小波系數(shù)同時進(jìn)入增加了并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)的歸一化步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個歸一化結(jié)果，同時將第4個歸一化結(jié)果暫存；(4)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果和本時鐘周期得到的4個歸一化結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的δ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個δ提升結(jié)果，同時將第4個δ提升結(jié)果暫存；(5)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個δ提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個δ提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的γ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個γ提升結(jié)果，同時將第4個γ提升結(jié)果暫存；(6)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個Y提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個γ提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的β提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個β提升結(jié)果，同時將第4個β提升結(jié)果暫存；(7)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個β提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個β提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的α提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個α提升結(jié)果，也就是一維小波逆變換的結(jié)果，將其存儲在小波系數(shù)存儲器中；(8)執(zhí)行(3) (7)，先按照列的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維列變換，再次執(zhí)行 (3) (7)，然后按照行的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維行變換，最后得到1級小波逆變換結(jié)果； (9)進(jìn)行N次(3) ⑶，完成N級小波逆變換；
(IO)N級小波逆變換的結(jié)果經(jīng)過后處理得到圖像數(shù)據(jù)；進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法中， 所述步驟中，各列或行的前端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果無效，由本時鐘周期得到的第2個歸一化結(jié)果代替。所述步驟(5)中，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第2個δ提升結(jié)果由前一個時鐘周期得到的第4個δ提升結(jié)果代替。所述步驟(6)中，各列或行的前端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第2個γ提升結(jié)果由本時鐘周期得到的第4個γ提升結(jié)果代替。所述步驟(7)中，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第4個β提升結(jié)果由本時鐘周期得到的第2個β提升結(jié)果代替。所述步驟(4)為歸一化步驟，乘法歸一化結(jié)構(gòu)為1個ka乘法器和1個k乘法器， 能夠提供2輸入2輸出，增加的并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)不變，也是1個ka乘法器和1個k乘法器，它們組成了 4輸入4輸出的歸一化步驟的乘法歸一化結(jié)構(gòu)，4個輸入端口分別連接4 個乘法器的輸入端口，4個輸出端口分別連接4個乘法器的輸出端口 ；所述步驟(4)、(5)、(6)、(7)為提升步驟，原運(yùn)算結(jié)構(gòu)為1個提升系數(shù)乘法器，2個加法器和若干個暫存器組成的3輸入2輸出的結(jié)構(gòu)，輸入端口 1和輸入端口 3連接第一加法器的輸入端口，第一加法器的輸出端口連接提升系數(shù)乘法器的輸入端口，輸入端口 2連接2 級暫存器的輸入端口，2級暫存器的輸出端口與提升系數(shù)乘法器的輸出端口連接第二加法器的輸入端口，該第二加法器的輸出端口連接輸出端口 2，輸入端口 1還同時連接3級暫存器的輸入端口，3級暫存器的輸出端口連接輸出端口 1 ；各提升步驟中，增加的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)不變，即與原運(yùn)算結(jié)構(gòu)相同，其輸入端口 1與原運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 3直連共用，這樣，兩個運(yùn)算結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了 5進(jìn)4出的提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)，原運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3分別連接該提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3，增加的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3分別連接該提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 3、4、5。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過增加并行的運(yùn)算結(jié)構(gòu)，提高了處理能力；通過臨時存取調(diào)度中間結(jié)果，減少了重復(fù)性計算；并且通過直連對稱數(shù)據(jù)所在運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口， 消除了專門的對稱邊界延拓處理過程。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明比現(xiàn)有的基于提升格式的9/7 小波逆變換實(shí)現(xiàn)方法有更快的處理速度，并且計算效率高、延遲短；本發(fā)明大大減少了圖像解壓縮系統(tǒng)中小波逆變換的處理時間，適用于對處理性能與效率要求較高的圖像解壓縮系統(tǒng)，使小波逆變換不再成為快速圖像解壓縮系統(tǒng)的瓶頸，為圖像實(shí)時解壓縮技術(shù)奠定了基石出。


圖1為圖像數(shù)據(jù)壓縮碼流解壓縮過程的流程簡圖。圖2為圖像數(shù)據(jù)壓縮碼流解壓縮過程中，基于提升格式的小波逆變換的流程簡圖。圖3(a)為基于提升格式的9/7小波逆變換各提升步驟中，運(yùn)算結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3(b)為它的示意簡圖。
圖4為基于提升格式的9/7小波逆變換各提升步驟中，增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意簡圖。圖5為基于提升格式的9/7小波逆變換提升網(wǎng)絡(luò)中，各個步驟數(shù)據(jù)處理過程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明所提供的小波逆變換的快速實(shí)現(xiàn)方法主要是針對圖像解壓縮系統(tǒng)中，對處理速度需求較高的小波逆變換如基于提升格式的9/7小波逆變換而專門提出的。下面，以 9/7小波逆變換為例對本發(fā)明的具體實(shí)施步驟進(jìn)行詳細(xì)的說明。但顯然，本發(fā)明所提供的方法還可以用于基于提升格式的其它類型的小波逆變換，所取得的有益效果也是相似的。下面展開詳細(xì)說明。參見圖1所示的圖像解壓縮流程圖，圖像解壓縮包括如下幾個步驟步驟一圖像數(shù)據(jù)的壓縮碼流經(jīng)過熵解碼和反量化后，得到小波系數(shù)，將其存儲到小波系數(shù)存儲器中。步驟二 讀取小波系數(shù)進(jìn)行N級小波逆變換，每級小波逆變換都要先進(jìn)行一維列變換再進(jìn)行一維行變換，以達(dá)到二維變換的效果，一維變換的具體內(nèi)容參見步驟三。步驟三參見圖2所示的基于提升格式小波逆變換的流程圖，所述一維小波逆變換包括如下的各個步驟(1)從小波系數(shù)存儲器中，按照順序每個時鐘周期同時讀取列或行的4個連續(xù)小波系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維小波逆變換；將這4個小波系數(shù)數(shù)據(jù)同時送入增加了并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)的歸一化步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個歸一化結(jié)果，同時將第4個歸一化
結(jié)果暫存；如圖5所示，奇數(shù)數(shù)據(jù)和偶數(shù)數(shù)據(jù)的歸一化系數(shù)分別為ka和k，乘法歸一化計算就是讓輸入數(shù)據(jù)進(jìn)入相應(yīng)的乘法器與歸一化系數(shù)做乘法計算，歸一化步驟中增加的并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)就是1個ka乘法器和1個k乘法器，使得4個小波系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)入歸一化步驟時經(jīng)過相對應(yīng)的4個乘法器，同時輸出4個乘積結(jié)果。例如圖5中，xO，xl, x2, x3同時進(jìn)入乘法歸一化步驟后，同時輸出t0，tl,t2, t3這4個結(jié)果。其中，xO經(jīng)過ka乘法器，xl經(jīng)過 k乘法器，x2經(jīng)過增加的并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)的ka乘法器，x3經(jīng)過增加的并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)的k乘法器。圖5中，斜虛線為時間分割線，它將小波逆變換提升網(wǎng)絡(luò)按照時鐘周期的先后順序分割成若干個片段依次進(jìn)行處理。第1個時間分割線左側(cè)，xO x3作為4個小波系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)入歸一化步驟，得到4個歸一化結(jié)果t0 t3 ；下一個時鐘周期，第2個時間分割線左側(cè)的x4 x7再進(jìn)入歸一化步驟；后續(xù)時鐘周期的數(shù)據(jù)進(jìn)入情況以此類推。每個時鐘周期的第4個歸一化結(jié)果需要暫存，例如圖5中的t3，t7，til, tl5。它們作為輸入數(shù)據(jù)需要參與下個提升網(wǎng)絡(luò)片段的S提升步驟計算。圖5中，時間分割線上黑點(diǎn)所示的位置為各步驟計算的最后一個結(jié)果，它們都需要參與下個提升網(wǎng)絡(luò)片段的各提升步驟的計算，因此，它們都需要暫存。(2)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果和本時鐘周期得到的4個歸一化結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的δ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個δ提升結(jié)果，同時將第4個δ提升結(jié)果暫存；各提升步驟中，運(yùn)算結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖及其結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖3所示。運(yùn)算結(jié)構(gòu)使用1個乘法器，2個加法器和若干個暫存器構(gòu)成3進(jìn)2出的形式進(jìn)行計算。具體的數(shù)據(jù)操作是第1個輸入端口數(shù)據(jù)和第3個輸入端口數(shù)據(jù)的和進(jìn)入乘法器中，與相應(yīng)提升步驟中的提升系數(shù)做乘法計算，乘積再與第2個輸入端口數(shù)據(jù)做加法，和即為運(yùn)算結(jié)構(gòu)的第2個輸出端口數(shù)據(jù)，第1個輸出端口數(shù)據(jù)仍為第1個輸入端口數(shù)據(jù)，只不過兩個輸出端口數(shù)據(jù)需要保持同步。各提升步驟中，增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖4所示。它由兩個運(yùn)算結(jié)構(gòu)拼接而成，第1個運(yùn)算結(jié)構(gòu)的第3個輸入端口與第2個運(yùn)算結(jié)構(gòu)的第1個輸入端口共用，構(gòu)成了 5進(jìn)4出的形式進(jìn)行計算。在δ提升步驟中，前一個時鐘周期暫存的第4個歸一化結(jié)果和本時鐘周期得到的 4個歸一化結(jié)果成為了 δ提升步驟的5個輸入數(shù)據(jù)。但是，各列或行的前端邊界處，前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果無效，根據(jù)對稱延拓原理，它應(yīng)該與本時鐘周期得到的第2個歸一化結(jié)果一致。因此，在前端邊界處，δ提升步驟的第1個輸入端口(圖5中，δ 提升步驟的標(biāo)記1的輸入端口)直連第3個輸入端口(圖5中，δ提升步驟的標(biāo)記3的輸入端口)。在圖5中，豎虛線為邊界延拓對稱軸，它分為前端邊界延拓對稱軸和后端邊界延拓對稱軸兩種。根據(jù)對稱性延拓原理，以前端邊界延拓對稱軸為中心，歸一化結(jié)果向前延拓 3個數(shù)據(jù)t3，t2和tl ；以后端邊界延拓對稱軸為中心，歸一化結(jié)果向后延拓4個數(shù)據(jù)tl4， tl3，tl2和til。其它各提升步驟也都以邊界延拓對稱軸為中心，邊界延拓對稱軸外側(cè)根據(jù)內(nèi)側(cè)做對稱處理，各提升步驟邊界延拓對稱軸外側(cè)的輸入端口直連內(nèi)側(cè)的輸入端口，邊界延拓對稱軸外側(cè)其它方面無需多做處理。具體方式為如圖5所示，δ提升步驟中，前端邊界延拓對稱軸處，標(biāo)記1的輸入端口直連標(biāo)記3的輸入端口，后端邊界延拓對稱軸處，無需對稱處理；Y提升步驟中，后端邊界延拓對稱軸處，標(biāo)記3的輸入端口直連標(biāo)記1的輸入端口，前端邊界延拓對稱軸處，無需對稱處理；β提升步驟中，前端邊界延拓對稱軸處，標(biāo)記3 的輸入端口直連標(biāo)記5的輸入端口，后端邊界延拓對稱軸處，無需對稱處理；α提升步驟中，后端邊界延拓對稱軸處，標(biāo)記5的輸入端口直連標(biāo)記3的輸入端口，前端邊界延拓對稱軸處，無需對稱處理。(3)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個δ提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個δ提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的γ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個γ提升結(jié)果，同時將第4個γ提升結(jié)果暫存；在Υ提升步驟中，前一個時鐘周期暫存的第4個δ提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個δ提升結(jié)果成為了 γ提升步驟的5個輸入數(shù)據(jù)。但是，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，Y提升步驟的第3個輸入端口(圖5中，γ提升步驟標(biāo)記3的輸入端口) 直連第1個輸入端口(圖5中，γ提升步驟標(biāo)記1的輸入端口)。(4)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個Y提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個γ提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的β提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個β提升結(jié)果，同時將第4個β提升結(jié)果暫存；
在β提升步驟中，前一個時鐘周期暫存的第4個Y提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個γ提升結(jié)果成為了 β提升步驟的5個輸入數(shù)據(jù)。但是，各列或行的前端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，β提升步驟的第3個輸入端口(圖5中，β提升步驟標(biāo)記3的輸入端口) 直連第5個輸入端口(圖5中，β提升步驟標(biāo)記5的輸入端口)。(5)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個β提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個β提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的α提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個α提升結(jié)果，也就是一維小波逆變換的結(jié)果；在α提升步驟中，前一個時鐘周期暫存的第4個β提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4個β提升結(jié)果成為了 α提升步驟的5個輸入數(shù)據(jù)。但是，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，α提升步驟的第5個輸入端口(圖5中，α提升步驟標(biāo)記5的輸入端口) 直連第3個輸入端口(圖5中，α提升步驟標(biāo)記3的輸入端口)。根據(jù)邊界處理特點(diǎn)，按照輸入輸出的不同情況，分為以下3種狀態(tài)前端邊界狀態(tài)需要考慮前端邊界延拓的處理，輸入4個數(shù)據(jù)，無輸出結(jié)果。后端邊界狀態(tài)需要考慮后端邊界延拓的處理，無需輸入，輸出4個結(jié)果。非邊界狀態(tài)無需考慮邊界延拓的處理，輸入4個數(shù)據(jù)，輸出4個結(jié)果。步驟四按照步驟三所述的一維變換內(nèi)容，先按照列的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維列變換，再按照行的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維行變換，得到1級小波逆變換結(jié)果。重復(fù) N次，完成N級小波逆變換。步驟五Ν級小波逆變換的結(jié)果經(jīng)過后處理得到圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明經(jīng)過Modelsim SE 6. fe平臺仿真測試，對基于提升格式的9/7小波逆變換進(jìn)行了精確的時鐘周期統(tǒng)計。實(shí)驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)為圖像大小256X256經(jīng)小波變換后的小波系數(shù)，小波變換級數(shù)為6級。當(dāng)仿真時鐘頻率設(shè)置為50Mhz的條件下，0. 46ms內(nèi)完成了一副圖像小波系數(shù)的逆變換。需要說明的是，以上公開的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明所提供的技術(shù)思想，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能思及的變換都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于依次進(jìn)行以下步驟(1)圖像數(shù)據(jù)的壓縮碼流經(jīng)過熵解碼和反量化后，得到小波系數(shù)，將其存儲到小波系數(shù)存儲器中；(2)讀取小波系數(shù)進(jìn)行N級小波逆變換，每級小波逆變換都要先進(jìn)行一維列變換再進(jìn)行一維行變換，以達(dá)到二維變換的效果，具體包括以下(3) (9)步驟(3)從小波系數(shù)存儲器中，按照順序每個時鐘周期同時讀取列或行的4個連續(xù)小波系數(shù)進(jìn)行一維小波逆變換；這4個小波系數(shù)同時進(jìn)入增加了并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)的歸一化步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4個歸一化結(jié)果，同時將第4個歸一化結(jié)果暫存；(4)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果和本時鐘周期得到的4 個歸一化結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的δ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到4 個δ提升結(jié)果，同時將第4個δ提升結(jié)果暫存；(5)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個δ提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4 個δ提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的γ提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到 4個Y提升結(jié)果，同時將第4個γ提升結(jié)果暫存；(6)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個γ提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4 個Y提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的β提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到 4個β提升結(jié)果，同時將第4個β提升結(jié)果暫存；(7)每個時鐘周期將前一個時鐘周期得到的第4個β提升結(jié)果和本時鐘周期得到的4 個β提升結(jié)果送入增加了并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的α提升步驟進(jìn)行計算，每個時鐘周期可以得到 4個α提升結(jié)果，也就是一維小波逆變換的結(jié)果，將其存儲在小波系數(shù)存儲器中；(8)執(zhí)行(3) (7)，先按照列的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維列變換，再次執(zhí)行(3) (7)，然后按照行的方向讀取小波系數(shù)進(jìn)行一維行變換，最后得到1級小波逆變換結(jié)果；(9)進(jìn)行N次(3) ⑶，完成N級小波逆變換；(10)N級小波逆變換的結(jié)果經(jīng)過后處理得到圖像數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于所述步驟中，各列或行的前端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，前一個時鐘周期得到的第4個歸一化結(jié)果無效，由本時鐘周期得到的第2個歸一化結(jié)果代替。
3.如權(quán)利要求1所述的基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于所述步驟(5)中，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第2個δ提升結(jié)果由前一個時鐘周期得到的第4個δ提升結(jié)果代替。
4.如權(quán)利要求1所述的基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于所述步驟(6)中，各列或行的前端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第2個γ提升結(jié)果由本時鐘周期得到的第4個γ提升結(jié)果代替。
5.如權(quán)利要求1所述的基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像處理實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟(7)中，各列或行的后端邊界處，根據(jù)對稱延拓原理，通過直連輸入端口方式，本時鐘周期得到的第4個β提升結(jié)果由本時鐘周期得到的第2個β提升結(jié)果代替。
6.如權(quán)利要求1所述的基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法，其特征在于所述步驟( 為歸一化步驟，乘法歸一化結(jié)構(gòu)為1個ka乘法器和1個k乘法器，能夠提供2輸入2輸出，增加的并行乘法歸一化結(jié)構(gòu)不變，也是1個ka乘法器和1個k乘法器， 它們組成了 4輸入4輸出的歸一化步驟的乘法歸一化結(jié)構(gòu)，4個輸入端口分別連接4個乘法器的輸入端口，4個輸出端口分別連接4個乘法器的輸出端口 ；所述步驟(4)、(5)、(6)、(7)為提升步驟，原運(yùn)算結(jié)構(gòu)為1個提升系數(shù)乘法器，2個加法器和若干個暫存器組成的3輸入2輸出的結(jié)構(gòu)，輸入端口 1和輸入端口 3連接第一加法器的輸入端口，第一加法器的輸出端口連接提升系數(shù)乘法器的輸入端口，輸入端口 2連接2級暫存器的輸入端口，2級暫存器的輸出端口與提升系數(shù)乘法器的輸出端口連接第二加法器的輸入端口，該第二加法器的輸出端口連接輸出端口 2，輸入端口 1還同時連接3級暫存器的輸入端口，3級暫存器的輸出端口連接輸出端口 1 ；各提升步驟中，增加的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)不變，其輸入端口 1與原運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 3直連共用，這樣，兩個運(yùn)算結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了 5 進(jìn)4出的提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)，原運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3分別連接該提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3，增加的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 1、2、3分別連接該提升步驟運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口 3、4、5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于提升格式的9/7小波逆變換的圖像解壓縮方法。該方法中，每個時鐘周期可以輸入4個小波系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過增加并行的運(yùn)算結(jié)構(gòu)，提高了處理能力；通過臨時存取調(diào)度中間結(jié)果，減少了重復(fù)性計算；通過直連對稱數(shù)據(jù)所在運(yùn)算結(jié)構(gòu)的輸入端口，消除了專門的對稱邊界延拓處理過程，減少了整個流水過程的延遲；最后每個時鐘周期能夠輸出4個處理結(jié)果，充分顯示了本方法的處理能力與效率，適合大數(shù)據(jù)量實(shí)時解壓縮系統(tǒng)。
文檔編號H04N7/26GK102300092SQ201110245218
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者姜宏旭, 李波, 鐘祥宜 申請人:北京航空航天大學(xué)