JPEG2000中CDF9/7小波变换的VLSI实现

摘要

小波变换是一种新兴的理论，是科学发展史上的重要成果。它无论对数学还是对工程应用都产生了深远的影响。最新的静态图像压缩标准JPEG2000就是以离散小波变换(DWT)作为核心的变换算法。 本文首先较为详细地介绍了小波变换的理论基础，对多分辨率分析、Mallat算法和提升算法进行了阐述；详细分析了JPEG2000标准中采用的LeGall5／3和CDF9／7小波变换及其基于提升算法的架构，编写了基于提升算法的CDF9／7小波正变换和反变换的Matlab函数，对基于提升算法的CDF9／7小波变换进行软件仿真和测试。在W扫描的数据输入方式、内嵌边界延拓处理方法和两级提升算法的基础上，设计了一种双输入双输出二维CDF9／7小波的行列并行处理的体系结构；该结构采用内嵌边界延拓处理方法，而基于两级提升算法的行列并行处理方式和使用单口RAM代替双口RAM作内部缓冲器，完成二维离散小波变换只需要缓冲6行中间数据，有效减少片内的存储器资源需求和对存储器的访问次数，有效降低了RAM的面积和功耗。在完成硬件结构设计的基础上，使用Verilog硬件描述语言对整个设计进行了完全可综合的RTL级描述，采用同步设计，提高了可靠性。采用Xilinx公司的FPGA开发软件ISE6.O中对小波变换做了仿真和实现，结果表明，本设计能高速高精度地完成小波变换，可以满足各种实时性要求。

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文摘

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外发展状况

1.3本文研究内容

第2章小波变换及算法

2.1小波变换的来源

2.2小波变换的基本概念

2.2.1小波变换的定义

2.2.2离散小波变换

2.3多分辨率分析与小波变换算法

2.3.1多分辨率分析

2.3.2 Mallat算法

2.3.3有限长序列信号的小波变换

2.3.4提升算法

2.3.5二维小波变换及其在图像处理中的应用

2.4本章小结

第3章JPEG2000中的小波变换及仿真

3.1图像压缩标准JPEG2000

3.1.1 JPEG2000及其特征

3.1.2 JPEG2000基本框架

3.2 JPEG2000中的小波变换

3.3 CDF9/7小波变换的MATLAB仿真

3.4本章小结

第4章基于FPGA的小波变换硬件设计及实现

4.1 FPGA简介

4.2二维小波变换的VLSI结构

4.2.1双输入双输出二维DWT并行处理

4.2.2边界拓展处理

4.2.3行列变换并行处理的提升结构

4.3 CDF9/7小波变换的FPGA仿真与验证

4.4本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢