圖像的二維提升小波變換的FPGA實現

2021-01-10 電子產品世界

小波分析理論以其良好的時頻區域性和多解析度分析能力，開闢了圖像處理的嶄新領域。小波變換是一種很好的圖像分解方法，非常適合於分析突變信號而用於靜止圖像邊緣的提取和壓縮。高階小波變化還可以用於實時處理視頻圖像信號，在減少編碼時間、提高壓縮比和降低失真度方面，都有很好的效果。因此，小波變換在圖像處理中具有十分優越的性能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/150539.htm

　　國際標準化組織和國際電子技術聯盟聯合推出的新一代靜止圖像壓縮標準JPEG2000採用了基於提升算法的離散小波變換。JPEG2000標準中用到了兩種方式來提升小波：一種是可逆的整數型5/3小波變換，主要用於實現無損圖像壓縮，也可用於有損圖像壓縮;另一種是浮點型9/7小波變換，用於高質量的有損圖像壓縮。其中整數5/3小波變換在很多領域有著重要應用，如醫學圖像、衛星傳輸圖像等。本文將實現基於FPGA的圖像二維5/3提升小波變換，採用FPGA晶片實現計算量十分複雜的二維提升小波變換，可以大大提高圖像壓縮運算速度，保證系統的實時性要求。

　　1 5/3提升小波變換算法原理

　　小波提升算法的基本思想是通過基本小波(lazy wavelet)逐步構建出一個具有更加良好性質的新小波，它的實現步驟有三個：分裂(split)、預測(predict)和更新(update)。分裂是將輸入數據分為偶數序列和奇數序列二個部分;預測是用分裂的偶數序列預測奇數序列，得到的預測誤差為變換的高頻分量;更新是由預測誤差來更新偶數序列，得到變換的低頻分量。典型的單步小波提升結構如圖1所示。

　　

　　在JPEG2000中，5/3提升小波變換的算法為：

　　

　　相應的原理框圖如圖2所示。

　　


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