[发明专利]小波变换设备、小波逆变换设备和方法、程序和记录介质

说明书

对相关申请的交叉引用

本发明包含与2006年7月14日在日本专利局申请的日本专利申请No.2006-193669相关的主题，其整个内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及小波变换设备和方法、小波逆变换设备和方法、程序及记录介质，更具体地说，涉及通过与内部存储器交换数据，使得能够进行高速小波变换的小波变换设备和方法、小波逆变换设备和方法、程序及记录介质。

背景技术

已知方法中的典型图像压缩方法是由ISO(国际标准化组织)标准化的JPEG(联合图像专家组)方法。众所周知，在使用DCT(离散余弦变换)和占用大量比特的情况下，JPEG方法提供极好的编码图像和解码图像。但是，超过一定水平减少编码比特会导致DCT的显著块失真特性，并且能够主观地观察到劣化。

另一方面，近年来，对于其中利用称为滤波器组(其中组合高通滤波器和低通滤波器)把图像分成多个频带(子带)，并对每个频带进行编码的方法进行了大量的研究。特别地，小波变换编码被看作一种可能是代替DCT的候选方法的新技术，因为它不存在DCT所具有的问题，即，高压缩率下的显著块失真。

JPEG 2000的国际标准化完成于2001年1月。JPEG 2000结合小波变换和高效熵编码(基于位平面的比特模拟和算术编码)，并且和JPEG相比，在编码效率方面实现显著的改进。

小波变换使用一种技术，其中图像数据被作为输入，所述输入经受水平方向滤波和垂直方向滤波，其中低频带分量被分级划分。此时，需要在高频下进行相对于存储器的数据读写，比如图像数据的读出，通过滤波产生的频率系数的写入，再一次的频率系数的读出等。

由于图像信号具有大量的数据，因此需要一种高速进行小波变换的技术。另外，已提出了从外部把频率系数写入存储器，并再次读出这些频率系数的大量技术(例如，日本未经审查的专利申请公开No.10-283342)。

发明内容

但是，由于数据在外部存储器和小波变换单元之间被交换，因此频率系数被写出到外部存储器并被再次读入的技术存在不能获得足够带宽的问题，从而，一直难以高速进行小波变换。

另外，升高时钟(工作频率)在增大外部存储器和小波变换单元之间数据的速率方面是有效的，但是时钟的简单增大不仅导致能耗增大的问题；诸如FPGA(现场可编程门阵列)和PLD(可编程逻辑器件)之类的硬件不易于处理该问题。

已认识到存在不需要外部存储器地实现高速小波变换的需要。

根据本发明的一个实施例的用于在多个级别对图像信号进行小波变换的小波变换设备包括：水平滤波单元，用于使图像信号经受水平方向低频带分析滤波和高频带分析滤波；和对于每个级别来说独立的，用于对每个级别保存通过水平滤波单元的水平方向分析滤波而产生的频率分量的缓冲器。

通过水平方向分析滤波而获得的频率分量中的低频带分量和高频带分量可被重新排序并保存在缓冲器中。

小波变换设备还可包括进行作为图像信号的元素的亮度信号和色差信号的重新排序的再排序单元；水平滤波单元使由再排序单元重新排序的图像信号受到水平方向低频带分析滤波和高频带分析滤波。

作为水平滤波单元进行的水平分析滤波的结果而产生的亮度信号的频率分量和色差信号的频率分量均可单独地被保存在缓冲器中。

小波变换设备还可包括：垂直滤波单元，用于使通过水平方向分析滤波而产生的保存在缓冲器中的频率分量经受垂直方向低频带分析滤波和高频带分析滤波。

垂直滤波单元还可包括：亮度信号垂直滤波单元，用于使作为图像信号的元素的亮度信号的频率分量经受垂直方向低频带分析滤波和高频带分析滤波；和色差信号垂直滤波单元，用于使作为图像信号的元素的色差信号的频率分量经受垂直方向低频带分析滤波和高频带分析滤波。

亮度信号垂直滤波单元和色差信号垂直滤波单元可并行操作。

小波变换设备还可包括：再排序单元，用于进行通过亮度信号垂直滤波单元进行的垂直方向分析滤波而产生的亮度信号的频率分量，和通过色差信号垂直滤波单元进行的垂直方向分析滤波而产生的色差信号的频率分量的低频带分量的重新排序；水平滤波单元使再排序单元重新排序的低频带分量经受水平方向低频带分析滤波和高频带分析滤波。

在再排序单元的重新排序之前，亮度垂直滤波单元和色差信号垂直滤波单元之一可等待，直到另一方的分析滤波结束为止。

水平滤波单元可按照预定数目的级别进行水平方向低频带分析滤波和高频带分析滤波。