一种内在并行的二维离散小波变换的VLSI结构的设计方法

摘要

本发明公开了一种内在并行的二维离散小波变换的VLSI结构的设计方法,通过移位加技术将滤波器中的乘法操作变为移位寄存器和加法器的操作;通过公用子表达式技术尽量减少滤波器实现中的移位寄存器和加法器的个数;通过滤波器合并技术将低通滤波器和高通滤波器操作中的公共项合并,在一个紧凑的硬件结构中同时实现低通和高通的并行操作通过滤波器组合并技术将2－D DWT列滤波的两组滤波器合而为一,以增加硬件的利用率;本发明是一种具有多种优点的高效2－D DWT硬件实现方案。通过对离散小波变换行滤波和列滤波的优化设计,使硬件的利用率达到100%,在一个工作时钟内有两组输出,实现了并行性,却没有增加硬件开销,得到的硬件结构也非常简单,非常易于VLSI的实现。

主权项

1.一种内在并行的二维离散小波变换的VLSI结构设计方法，其特征在于，按以下方式进行：1)通过“移位加”技术将滤波器中的乘法操作变为移位寄存器和加法器的操作；2)通过“公用子表达式”技术尽量减少滤波器实现中的移位寄存器和加法器的个数；3)通过“滤波器合并”技术将低通滤波器和高通滤波器操作中的公共项合并，在一个紧凑的硬件结构中同时实现低通和高通的并行操作；4)通过“滤波器组合并”技术将2-D DWT列滤波的两组滤波器合二为一，以增加硬件的利用率；所述“移位加”技术是，一个实数乘以2的n次幂，等价于将这个实数左移n位；而任意一个小波滤波器系数都可以由有限个2的整数次幂的和表示；这样，一个实数与一个小波滤波器系数的乘积就可以由这个实数的有限个移位的和来表示；有限个输入数据与小波滤波器的卷积就可以用有限个移位和加法来实现；所述公用子表达式技术是，在一个只有移位和加法的式子中，可能存在这样的单元，它由其中的两项(以上)组成一个子表达式，这个子表达式在公式中经过一定的位移又重复出现，则它就是公用子表达式，把公用子表达式进行合并，以减小加法器和移位寄存器的个数；公用子表达式可以进行多层的匹配；所述滤波器合并技术是：在离散小波变换的行滤波(或列滤波)阶段，低通滤波器和高通滤波器中可能存在公用的子表达式，如果存在，则将公用子表达式合并，可以减少移位寄存器和加法器的个数；另外，根据双正交小波中高通滤波器和低通滤波器的时序关系，在一个时钟内可同时执行高通和低通滤波器的操作，这样就实现了高通滤波和低通滤波的并行操作；所述滤波器组合并技术是，在列滤波阶段，由于两组滤波器的硬件利用率都只有50％，所以这里只使用一组滤波器结构来实现两组滤波器所完成的功能，对行滤波的两组输出进行轮流处理。