离散小波变换的VLSI架构

这篇论文对小波变换技术及其VLSI实现架构进行了回顾与总结。重点讨论了离散小波变换及其快速算法——Mallat算法。然后对该算法的几种典型VLSI实现架构进行了讨论和比较，并对未来的工作给出了建议。     

一种新的有效的小波变换VLSI结构

基于提升的小波变换算法,提出了一种新的功率面积有效的5—3和9—7小波变换的VLSI实现结构。采用时分复用和嵌入式并行流水线技术优化设计结构,有效地减少了所用乘法器、加法器运算单元和寄存器单元数量,以及对存储器的访问次数,从而有效地减少系统占用面积和功耗。系统实现了每一个时钟产生一个输出,输入信号的细节分量和近似分量交替输出。该结构具有简单、规则,以及扩展性好的特点,非常适合于VLSI设计实现。     

有效的JPEG2000小波变换VLSI结构设计

基于提升的小波变换算法,提出了一种有效的JPEG2000小波变换的VLSI实现结构。采用了时分复用技术优化结构设计,实现了数据变换的细节分量和近似分量交替输出,以及有效减少了所用乘法器、加法器运算单元和寄存器单元数量,从而有效减少系统占用面积和功耗。该结构实现简单、规则,具有很好的扩展性,非常适合于VLSI设计实现。     

基于提升格式小波变换的涡街信号处理方法

提升格式是一种完全在时域上构造小波的方法,其基本思想是以一个简单的多分辨率分析为起点,通过提升或对偶提升,得到满足一定性质的多分辨率分析,同时能够减小进行小波变换的计算量,提高算法实现的运行速度。该文应用小波提升原理,研究了基于boirS／3小波滤波器的提升格式算法,并将算法应用于涡街流量信号的处理,提取代表流量信息的涡街信号频率,并且相比第一代小波变换,该算法具有计算简单、运算量小的特点。     

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·     

基于离散小波变换的Overcomplete ICA并行结构

本文利用离散小波变换提出了一种过完备独立成分分析（Overcomplete ICA）的禀性结构,它是一个由两个子Overcomplete ICA过程组成的混合系统。其中一个过程将高频的小渡部分作为输入,另一个过程将低频的部分作为输入。这两个过程的输出结果最后被合并为最终的结果。对比现有的Overcomplete ICA算法,本文提出的方法利用了全部的观测信息,而两个子过程的有效输入长度仅为原来的一半。因此,本文提出了一种处理Overcomplete ICA问题的新途径。文中的实验数据显示,通过此方法可以成功地分离混合的声音数据。     

基于提升算法JPEG2000小波变换的硬件实现

提出了一种基于提升算法的高效JPEG2000二维离散小波变换(2D-DWT)硬件结构,将边界延拓内嵌于离散小波变换过程中,减少了所需的内存空间和功耗。采用W扫描输入方式和行列并行处理结构,加快了变换速度,大大提高了小波变换的效率。整个二维离散小波变换结构已经通过FPGA硬件仿真验证。     

基于自适应提升格式小波变换的图像压缩研究

为了减小提升格式小波变换中的误差、提高图像的压缩效果,提出基于自适应提升格式小波变换实现图像压缩的新方法。在自适应提升小波变换时,通过梯度法构造决策函数来调整更新算子和预测算子并获取最优的小波基函数,在系数量化时运用整数量化方法。实验结果显示该方法具有较好的压缩效果。     

提升小波构造方法的改进

提出了提升小波的改进构造方法。当he（z）和ho（z）因式分解为奇数个多相矩阵相乘,但是ge（z）和go（z）因式分解成偶数个多相矩阵相乘时,从ge（z）和go（z）入手,实现首先进行预测的多步提升;以及当he（z）和ho（z）因式分解成奇数个多相矩阵相乘时,仍然从he（z）和ho（z）因式分解入手可以采用的新方法,为求取小波滤波器组的提升方案提出了更全面的解决方法。提升小坡变换采用分裂、预测和更新三个过程的提升方案,应用范围更广,计算速度更快。     

整数5/3小波变换的VLSI结构优化设计

小波变换已被广泛应用于各种工业控制系统的信号处理部分.对基于提升算法的整数5/3小波变换算法进行了研究,并提出一种优化VLSI结构,该结构内嵌边界数据处理部分,利用有限状态机技术控制各个模块的运行.体现了提升算法的优势,较大的提高了硬件效率和运算速度.     

基于非采样提升小波变换的图像融合算法

针对传统提升小波变换的图像融合算法缺乏平移不变性以及区域能量融合准则存在的不足,提出了一种基于改进提升小波变换的图像融合新算法.该算法在提升小波变换原理的基础上,通过取消其奇偶分裂来获得具有平移不变性的非采样提升小波变换.对图像经此变换得到的低频部分设计出一种新的基于区域空间频率的加权和选择相结合的融合方法,高频部分采用一种基于边缘信息的加权融合策略.为验证所提出融合方法的有效性,对多聚焦图像进行了融合实验.实验表明,与传统的图像融合算法相比,该算法能更好地描述灰度的突变信息,获得含有丰富细节特征的融合图像.     

一种不需要乘法的整数小波变换及其基于行的提升格式

对提升后的Donoho小波进行了进一步研究,通过正则性的计算和小波采样逼近理论说明N=N~=4(记为SWE13/7)时有较好的逼近性能,并在采样逼近上优于D9/7小波。SWE13/7的提升系数是简单分数,从而可以得到在计算过程中仅使用到整数位移和加法的提升格式,使计算复杂性大幅度低于D9/7小波,而且结果等价于中间过程使用浮点数运算时的结果。基于行的提升格式可以大幅度减少内存使用量,并在并行计算时提高计算速度,本文实现了SWE13/7的基于行的提升格式,它的计算量也明显小于D9/7。数值实验结果说明使用零树编码时,SWE13/7的图像压缩效果整体上优于D9/7效果,并且计算量小很多。     

基于静态小波变换的提升框架分解

静态小波变换的最大优点是具有平移不变性。该文基于小波变换的多相表示,利用多采样率滤波器理论中上(下)采样算子与滤波器的等效易位关系,提出了将传统的静态小波变换由懒惰小波变换经过有限步交替的提升和对偶提升结构来实现的方法。由于提升框架容易实现逆变换,故在处理边界中具有更大的灵活性。分析表明,与标准算法相比,通过提升分解,可减少一半计算量。     

Parallel Computation of Wavelet Transforms Using the Lifting Scheme

The lifting scheme [14] is a method for construction of biorthogonal wavelets and fast computation of the corresponding wavelet transforms. This paper describes a message–passing parallel implementation in which high efficiency is achieved by a modified data–swapping approach allowing communications to overlap computations. The method illustrated by application to Haar and Daubechies (D4) wavelets. Timing and speed–up results for the Cray T3E and the Fujitsu AP3000 are presented.     

Mammogram Enhancement Using Lifting Dyadic Wavelet Transform and Normalized Tsallis Entropy

In this paper, we present a new technique for mammogram enhancement using fast dyadic wavelet transform （FDyWT） based on lifted spline dyadic wavelets and normalized Tsallis entropy. First, a mammogram image is decom- posed into a multiscale hierarchy of low-subband and high-subband images using FDyWT. Then noise is suppressed using normalized Tsallis entropy of the local variance of the modulus of oriented high-subband images. After that, the wavelet coefficients of high-subbands are modified using a non-linear operator and finally the low-subband image at the first scale is modified with power law transformation to suppress background. Though FDyWT is shift-invariant and has better poten- tial for detecting singularities like edges, its performance depends on the choice of dyadic wavclcts. On the other hand, the nulnber of vanishing moments is an important characteristic of dyadic wavelets for singularity analysis because it provides an upper bound measurement for singularity characterization. Using lifting dyadic schemes, we construct lifted spline dyadic wavelets of different degrees with increased number of vanishing moments. We also examine the effect of these wavelets on mammogram enhancement. The method is tested on mammogram images, taken from MIAS （Mammographic Image Analysis Society） database, having various background tissue types and containing different abnormalities. The comparison with tile state-of-the-art contrast enhancement methods reveals that the proposed method performs better and the difference is statistically significant.     

基于提升小波变换的盲水印技术

随着通信、计算机和网络技术的迅猛发展和广泛应用,信息安全和版权保护问题已引起了社会的广泛关注,而数字水印技术已经成为实现版权保护的有效途径。文中提出了一种基于提升小波变换的盲水印算法,利用提升小波变换将原始图像进行多分辨率分解,根据各个层次相应位置的提升小波系数排序情况和密钥中{1}元素的位置来决定水印嵌入的位置,在水印提取时根据密钥中{1}的位置可以实现百水印提取。采用水印多重嵌入的方法,将水印嵌入到提升小波分解各个分辨率级的所有子图中,即在低频子图中嵌入一次水印,而在高频子图中嵌入多重水印,这样不仅不易被人眼察觉而且提高了水印嵌入的鲁棒性。这种算法简单、可靠,实验证明具有较好的效果。     

一种并行提升小波基的设计方法与VLSI实现研究

设计了一种具有二进制特点且消失矩为4的高性能9/7小波基,提出了其VLSI高速实现结构.该小波基的提升系数的分母均可转化为2的幂次有理数,有利于简化VLSI设计.实验结果显示,其压缩性能和CDF97小波相当;在有限位宽下,其压缩性能甚至优于CDF97.新的VLSI结构实现仅需加法和移位等简单运算,可有效地减少硬件资源,缩短关键路径.通过折叠技术和重调度技术,该硬件结构转化为一种嵌入式折叠提升结构,使得每个加法运算可并行执行,关键路径可减小至接近于一个加法器的延时,达到资源的优化利用.仿真结果表明,该硬件结构最大工作频率可达到250MHz左右,可工作的最大系统频率提高到了原来的4倍左右,与传统CDF97的4级流水线结构相比,逻辑单元数减少了约66.7%,特别适合于实时高速压缩应用.     

基于提升方案的小波变换原理与C＋＋实现

本文论述了提升方案的小波变换原理以及C++实现，并给出了实验结果，为进一步应用研究进行尝试。     

一种新的M通道提升小波变换的图像处理算法

本文利用M通道小波变换对信号分频范围更细这一特点,实现了M通道小波变换的提升分解,并给出了一种M通道快速提升小波变换的算法。此算法只要有分解算法,立即可以得到合成算法,而且将运算结果取为最接近的整数,就可实现整数到整数的小波变换。数值实验结果表明,该方法对图像压缩行之有效。     

一种基于小波变换域的数字图像公开水印方案

本文提出了一种基于小波变换域的自适应公开水印嵌入方案。方案中结合人类视觉系统的特点,将水印信息自适应地嵌入到小波变换域高频系数中;在水印提取的过程中根据小波高频系数的统计分布特性,利用最大似然(ML)估计法进行检测,不需要原图像。实验表明,该算法有较好的隐蔽性和鲁棒性。