基于IB-IWT实时图像压缩的FPGA设计与实现

针对内插双正交整数小波变换（IB-IWT）的实时图像压缩特点,提出了一种FPGA设计方案．首先通过分析IB-IWT算法的特点,给出了适合硬件实现的实时图像压缩方案．然后选取高端FPGA作为硬件处理平台,对图像压缩的小波变换、小波系数编码及其小波变换的边界处理和有限字长效应等关键技术进行了研究,提出了适合于FPGA的53小波变换的快速实现方法及其小波系数的编码方法．最后,利用FPGA对图像进行了压缩．该设计方案整合标志位图思想和并行SPIHT算法结构的优势,充分利用了FPGA内部的丰富资源．实验结果表明,该方案以其低计算复杂度、低内存需求量和高实时处理速度等特点成为实时压缩算法硬件实现的优选方案．     

(5,3)整数小波正变换的FPGA实现研究

小波变换的应用越来越广泛,但其需要大量的计算,因此小波变换的硬件实现则成为小波实时应用研究的一个基础而关键的问题.本文阐述了一种（5,3）整数小波正变换的FPGA实现设计,包括（5,3）整数小波变换算法,该算法正变换的FPGA实现结构,以及有关VHDL程序的时序仿真和逻辑综合结果.本设计通过数据的移位运算简单而快速地实现了数据的乘除运算及取整操作,通过各种数据寄存或锁存实现了处理数据的缓冲和小渡变换的并行和流水线处理,通过设计多级的控制状态机实现了小波变换的复杂时序控制.实验结果表明,整个系统处理快捷,节省内存,能对任意尺寸图像进行小波变换,同时可实现了小波的多级变换.本设计可移植于各种用FPGA实现的小波变换图像处理硬件系统中,也可与其它IP核构成SOPC系统.     

(5,3)整数小波反变换的FPGA实现研究

小波变换的应用越来越广泛,但其需要大量的计算,因此小波变换的硬件实现则成为小波实时应用研究的一个基础而关键的问题。本文在介绍(5,3)整数小波变换算法的基础上,阐述了一种(5,3)整数小波反变换的FPGA实现设计,包括系统结构设计,VHDL程序设计及有关时序仿真和逻辑综合结果。本设计通过数据的移位运算简单而快速地实现了数据的乘除运算及取整操作,通过各种数据寄存或锁存实现了处理数据的缓冲和小波反变换的并行和流水线处理,通过设计多级的控制状态机实现了小波反变换的复杂时序控制。实验结果表明,整个系统处理快捷,节省内存,能对任意尺寸(5,3)小波正变换数据进行小波反变换数据重构,同时可实现多级小波反变换。本设计可移植于各种用FPGA实现的小波变换图像处理硬件系统中,也可与其它IP核构成SOPC系统.     

小波变换的FPGA实现

为了实时进行不同小波基的快速小波变换,本文介绍了利用现场可编程阵列FPGA实现小波变换的设 计.     

5/3提升小波变换的仿真与FPGA实现

介绍了5／3提升小波变换相对于传统小波变换的优点,设计了一种基于FPGA技术的图像小波变换方法。相对于传统的小坡变换,提升算法不依赖于傅立叶变换,降低了运算复杂度,非常适合硬件实现。采用基于Matlab和Simulmk的设计工具DSP Builder,设计5／3提升小波变换Model,并在Quartus Ⅱ工具下进行综合、仿真和下载,在Altera CycloneⅡ系列FPGA（型号为EP2C35F484C8）上实现了5／3提升小波变换的功能。     

二维提升小波变换的FPGA结构设计

根据提升小波的框架结构，提出了一种基于JEPG2000的二维多级提升小波变换核的FPGA设计。 采用分时复用和流水结构，充分利用FPGA片内存储资源，实现了行列变换的并行执行。在保证精度的前提下采用优化的移位加操作代替浮点乘运算，加快了运算速率，减小了电路规模。同时通过乒乓操作完成FPGA和片外SDRAM间数据的无缝缓冲处理，保证了多级变换的高效实时并行，从而达到各级小波系数的快速并行输出。系统经验证完全满足图像实时处理的要求，为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件。     

FPGA在数字基带信号远程传输中的应用

针对数字信号通过基带系统远程传输问题,分析了对信号进行编码和频谱变换的原理。在系统结构设计的基础上,重点介绍了采用FPGA编程实现基带信号编码、频谱变换、位定时提取的过程,给出了关键环节的仿真波形。利用伪码对实际系统进行了测试,证明能可靠地完成基带信号的传输。     

小波滤波器低功耗并行的VLSI结构设计

提出一种基于行和提升算法,实现JPEG2000编码系统中的小波正反变换(discretewavelettransform)的低功耗、并行的VLSI结构设计方法·利用该方法所得结构一次处理两行数据,分时复用行处理器,使行处理器内以及行、列处理器实现并行处理,且最小化行缓存·对称扩展通过嵌入式电路实现,整个结构采用流水线设计方法优化,加快了变换速度,增加了硬件资源利用率,降低了功耗,效率几乎达到100%·小波滤波器正反变换结构已经经过FPGA验证,可作为单独的IP核应用于正在开发的JPEG2000图像编解码芯片中·     

基于Bayer图像的CDF9/7提升小波变换设计

根据彩色CMOS图像传感器和Bayer CFA格式图像的特点,提出了一种基于Bayer图像的压缩方法,实现对RGB三分量的分裂和并行小波变换.提升小波结构采用分时复用和流水结构,充分利用FPGA片内存储资源,实现了行列变换的并行执行.同时通过乒乓操作完成FPGA和片外SDRAM间数据的无缝缓冲处理,从而达到各级小波系数的快速并行输出.系统经验证完全满足图像实时处理的要求,为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件.     

快速小波图像编解码系统的设计

从小波滤波器的多相位矩阵出发,利用因子分解方法实现了小波变换由传统卷积模式转变到提升体制,进而在此基础上实现了整数小波变换,并利用零树编码算法对变换后的系数进行了重新组织。通过综合研究它们各自的特点,设计了同时具有高效压缩性和嵌入式码流特性的图像编解码系统,试验表明该系统可以更好地满足图像信息在存储、网络浏览以及传输方面的需求。     

Construction and properties of spline dyadic wavelet filters

This paper focuses on the construction and properties of spline dyadic wavelet that equals its reconstruction wavelet. A general construction method of finite spline dyadic low-pass and high-pass filters is given. It proves that finite spline dyadic low-pass filters are symmetric about 0 or 1/2, but there are no finite spline high-pass filters possessing symmetry with respect to 0 or 1/2. It further shows that there exist infinite spline high-pass filters possessing symmetry with respect to 0 or 1/2, which can be constructed. Their energy is concentrated and so finite symmetric spline dyadic wavelet filter that equals its reconstruction filter can be obtained approximately. Construction examples for quadratic and cubic spline dyadic wavelet filters are given.     

结合小波预处理的图像编码方案

提出了一种新型的结合小波预处理的图像编码方案，在编码端，首先对原始图像进行模糊化处理，然后再按照通常的小波变换进行编码；在解码端，先进行小波变换，然后再进行与模糊化相反的清晰化处理，得到恢复图像，试验结果表明该编码方案在计算复杂度上上升极少，在恢复图像质量上下降很少，但是在图像压缩比上得到大幅度的提高，是提高小波变换图像编码效率的理想方法。     

二维时空域连续小波变换在目标跟踪中的应用

连续小波变换在图像处理尤其是目标跟踪领域中的应用很广,目前在跟踪上运用较多的小波有Gabor小波、时空域Morlet小波等。本文重点说明二维连续小波变换目标跟踪的原理及实现过程,并将二维连续小波变换运用到微小目标以及红外目标跟踪中,取得很好的跟踪效果。     

一种最优小波的设计方法

首先介绍了小波变换的基本原理,并在此基础上详细说明了如何根据所要分析的信号设计最优小波,最后介绍了它在图像处理中的应用。实践结果证明运用最优小波对图像进行处理相比一些常用的小波有更好的效果。     

一种有效的基于小波信息分布熵的图像检索技术

在分析基于小波域图像索引技术的缺点后,提出一种基于小波信息分布熵的图像检索新方法.该方法首先将图像分割成若干个子图像,然后对这些子图像进行三层小波变换,并对小波变换后的各个子带图像进行处理以获取纹理图像,从而大大减少了计算的复杂性.最后以小波纹理直方图为概率密度函数,计算各个子图像的信息分布熵,不但使图像特征有紧密表示,而且也使图像检索的速度大大加快.实验结果表明,该方法对图像检索是有效的.     

Q-shift二元树复小波在图像融合中的应用

复小波滤波器的构造较为复杂,采用Q-shift方法构造的二元树能有效地逼近复小波的实部和虚部特征,且具有近似的平移不变性;将二元树复小波变换用于不同传感器图像的融合,对来自不同传感器图像进行Dual-Tree CWT分解,得到2个低频子图和6个高频子图,将低频部分进行加权平均,高频部分采用最大值选取法进行融合。对融合结果的性能采用熵、均方根误差、平均梯度和相关系数进行评估,并与其它融合算法进行比较,结果表明:本融合方法优于同等环境下的其它方法。     

基于单类支持向量机的音频分类

研究一种基于单类支持向量机的音频分类方法,能够使每一类样本都独立地获得一个决策函数,通过决策函数的最大值来判断样本所属的类。通过使用小波包变换提取语音特征向量,并融合多特征向量,将音频分为5类：纯语音、音乐、环境音、含背景音语音和静音。实验结果表明这种方法具有较好的分类精度,性能优于贝叶斯、隐马尔可夫模型和神经网络分类器。     

基于模极大值小波域的去噪算法研究

根据信号与噪声在小波变换下的不同特性，提出了基于模极大值小波域的去噪算法。该算法先用Adhoc算法求出信号的模极大值，再根据模极大值小波域的定义求出信号的模极大值小波域，从而得到信号的小波系数，然后逆变换得到信号。实例分析表明：该算法能有效消除噪声，与交替投影模极大值算法相比，该算法在原理上更简单，程序实现更容易，去噪速度更快，能满足在线监测的要求。     

改进的嵌入式小波在航天图像压缩上的应用

JPEG2000是基于小波变换的图像压缩技术,它不像传统的压缩技术,JPEG2000的良好的压缩效果取决于选取好的小波.嵌入式零树小波编码算法是基于小波变换的一种图像压缩方法,也是有相对不错的压缩效果。对此研究将以嵌入式零树小波为基础,改进其算法,实现在航天项目上的快速高效的压缩图像。     

偶数长有理数对称紧支双正交小波滤波器设计

基于Daubechies紧支集小波构造方法所得到的小波滤波器多为非线性相位和无理数系数。非线性相位滤波器在图像处理过程中容易引起失真,而无理系数滤波器给小波变换的应用尤其是在算法的硬件实现方面带来不便。借助完全重构滤波器思想,进行了具有线性相位的双正交小波滤波器设计,同时通过添加消失矩特性条件,归纳推导出偶数长有理系数双正交对称紧支集小波滤波器的构造方法。以长度为8-4双正交小波设计为例,对设计方程中出现的自由变量的取值范围进行了讨论,得到了8-4有理系数双正交对称小波滤波器。