高性能二維離散小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、小波變換良好的時頻分析特性，使其在語音和圖像處理等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。新一代的圖像壓縮標準JPEG2000采用了離散小波變換及其后續(xù)的嵌入式塊編碼技術(shù)，具有許多優(yōu)于傳統(tǒng)JPEG的優(yōu)異性能，因此在未來的圖像壓縮領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用。由于小波變換算法的復(fù)雜性，為了滿足系統(tǒng)實時性的要求，小波變換的硬件實現(xiàn)是一種有效的解決方案。在JPEG2000的諸多應(yīng)用中，如數(shù)碼相機、高清晰度電視等，考慮到速度、面積和功耗的需求，研究高性能的二維離散小波

2、變換硬件實現(xiàn)具有十分重要的意義。 本文圍繞JPEG2000標準推薦使用的(5,3)小波變換的高性能硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計與基于FPGA的實現(xiàn)進行了較深入的研究。提出了幾種一維、二維(5,3)小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)，完成了基于FPGA的幾種二維(5,3)小波變換的設(shè)計與仿真，并對各種設(shè)計的性能進行了分析和比較，為進一步的具體實現(xiàn)提供了有效的依據(jù)。論文首先對(5,3)小波變換進行了詳細的理論分析和討論，在此基礎(chǔ)上用MATLAB實現(xiàn)了小波分解和

3、重構(gòu)的軟件仿真，并討論了硬件設(shè)計過程中的位寬問題。在詳細介紹了VLSI設(shè)計所需考慮的各種性能指標(速度，功耗，面積)的基礎(chǔ)上，提出了幾種新型的一維、二維離散小波變換的硬件結(jié)構(gòu)。在設(shè)計過程中采用了許多的優(yōu)化技術(shù)來提高系統(tǒng)性能，使用移位加法代替乘法運算，采用嵌入式對稱延拓技術(shù)實現(xiàn)邊界數(shù)據(jù)處理，有效減少了片內(nèi)緩存器的大小，節(jié)約了硬件資源和降低了系統(tǒng)功耗。采用Verilog硬件描述語言對整個設(shè)計進行了完全可綜合的RTL級描述，在ALTERA公司