基于FPGA的快速9/7整形離散小波變換系統設計
摘要:CCSDS圖像數據壓縮標準中采用9/7整形離散小波變換為核心算法,該算法結構簡單,易于硬件設計實現。文中基于FPGA設計實現了9/7整數離散小波變換系統,設計中使用內部RAM存儲方式,減小了對存儲器的需求量,同時采用基于行的列變換方式,行、列變換同時進行,提高了運行速度,仿真和綜合結果顯示該設計需要的硬件資源少,運行速度快。
關鍵詞:CCSDS圖像壓縮;小波變換;FPGA
美國空間數據系統咨詢委員會(簡稱CCSDS)于2005年推出一套適用于空間領域的圖像壓縮標準,標準使用了離散小波變換為核心算法,推薦使用9/7整數離散小波變換實現無損圖像壓縮,由于該算法結構簡單,易于硬件設計實現,因此可以用FPGA來實現提升小波算法。
1 CCSDS圖像壓縮標準中的小波變換
CCSDS圖像壓縮算法主要包括兩個功能模塊:前一部分是對遙感圖像數據進行離散小波變換,去除圖像數據之間的冗余;后一部分是對去相關后的圖像數據進行位平面壓縮編碼,如圖1所示。
CCSDS標準推薦使用9/7離散小波濾波器對圖像數據進行變換,即濾波器的低通系數為9個,濾波器的高通系數為7個。對于長度為2N待變換圖像的原始數據Xk(k=0,1,2,…,2N-1),其整形小波變換公式如式(1)~式(6)所示。
其中,[]為對數據進行下取整操作;Cj為低通小波系數輸出;Dj為高通小波系數輸出。為了避免乘法器運算的繁瑣,對公式進行了變形,采用加法器和移位操作實現公式的運算,提高了運算速度。
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