[发明专利]用于数据压缩或解压的小波滤波器

说明书

本发明涉及一种数据压缩或解压方法。

在数据压缩技术领域，尤其是在图像压缩技术领域，一种基于小波变换的压缩技术正趋于成熟，在该技术里，小波滤波器是核心技术之一，已有不少小波变换芯片和软件问世。在最新的图像压缩技术国际标准MPEG-4里，就将基于小波变换的图像压缩技术写进去了。但小波滤波器有很多，它们的压缩性能各异，计算性能也不同，所以，在MPEG-4里，并没有规定采用什么样的小波滤波器。小波滤波器是数据压缩或解压的核心技术，不同的小波滤波器会得到不同的分解结果，即使用相同的后续处理方法，重构出来的结果也不一样。另外，小波分解与小波重构的计算量很大。因此，小波滤波器的设计目标一是压缩处理性能好，二是计算筒单。就图像和音频压缩来说，压缩处理性能主要反映在图像的压缩率和重构图像的质量上，既要有高的压缩率(原始信号的存储空间大小除以压缩信号存储空间大小)，又要有好的压缩质量(一般用原始图像或音频与重构图像或音频的峰值信噪比PSNR来描述)。

基于小波变换的压缩技术，其数据压缩过程一般均可归结如下：(1)对需压缩数据进行小波分解；(2)对分解后的小波系数进行量化；(3)对量化后的小波系数进行熵编码，以减小其数据冗余量，形成压缩流。上述之步骤(1)之小波分解，就是指选用或设计小波滤波器，利用小波分解公式对需压缩数据进行分解，得到小波系数。而设计出好的小波滤波器对数据压缩性能及计算性能至关重要。

数据解压过程一般可归结如下：(1)将需解压之压缩流数据进行熵解码；(2)进行反量化；(3)进行小波重构，实现数据解压。

在上述的数据压缩和解压过程中，“熵解码”是“熵编码”的严格互逆过程，“反量化”与“量化”不是严格的互逆过程，由于这个环节的不严格互逆，导致信息有损；上述的“小波重构”和“小波分解”是严格互逆的，只是由于在“反量化”过程中信息有损，对图像压缩和解压而言，会导致最后的小波重构得到的重构图像与压缩前原始的数字图像有差异。

目前，有许多压缩性能优良的小波滤波器已经被设计出来，如Daubechies和Cohen的浮点9-7小波滤波器，其优良的压缩性能是公认的，但由于它的系数是浮点数，不利于计算机软件、集成电路的高效和低成本实现，浮点系数加大了芯片设计的难度。也有一些计算性能较好的小波滤波器，如Cohen和Daubechies的12-4和9-3小波滤波器，但这类滤波器的不足是它们的压缩性能稍差，并且由于高通和低通滤波器的长度不对称，不利于计算的并行处理。

本发明的目的在于提供一种既有良好的数据压缩性能、又有良好的数据计算性能、不需要采用浮点运算、从而有利于计算机软件或集成电路的高效、低成本的实现。

本发明的技术方案如下：

本发明的主体部分是在小波变换部分，也就是“小波分解”与“小波重构”部分，又主要体现在所需小波滤波器的构造和设计上。