通常,為執(zhí)行提升方案,圖像的行先在水平方向濾波,然后經(jīng)水平濾波的圖像再進(jìn)行垂直濾波。提出的新方法采用一個改進(jìn)的按塊執(zhí)行的提升方案,塊大小與L1緩存中的塊大小相同。圖1描述了該方法。在小波提升變換開始前,在輸入圖像內(nèi)存中塊1的數(shù)據(jù)已通過DMA傳輸?shù)絃2,然后L2中塊1的第一行被取到L1緩存中在水平方向提升。以相同方式對塊1下面的行進(jìn)行處理。注意在塊1的最后一行濾波后,L1緩存中包含輸入圖像內(nèi)存中塊1的數(shù)據(jù);其次,塊1的垂直方向的濾波在L1緩存中完成。這樣,垂直提升就不需要取數(shù)據(jù),因為L1緩存包含塊1的數(shù)據(jù)。因此,塊1在水平和垂直方向的濾波只在CPU需要下一水平行時才可能有緩存失敗。這就是筆者提出的方法有顯著性能的原因所在。

　　塊1完全濾波后,塊2被取到L1緩存的1路中;然后,塊2的濾波完成后,塊3被從L2取到L1的0路中。同時,0路中濾波過的塊1 一行一行移到L2。圖2描述了濾波過的塊1的移動,每個子帶分別稱為LL、 LH、HL和HH,已經(jīng)由小波提升算法形成。每個子帶中的數(shù)據(jù)從L2通過DMA傳送到輸出圖像內(nèi)存中的恰當(dāng)位置。

　　L2與外部存儲器之間的數(shù)據(jù)傳遞是獨立于L1與L2間的數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行的。這意味著通過DMA的塊復(fù)制不影響CPU的運轉(zhuǎn)。因此,通過小波提升序列的重新排序和控制DMA,在沒有額外CPU負(fù)載的情況下增大了緩存成功率。

　　該方法完全去除了緩存失敗的問題, 但還存在一個問題,因為小波濾波在邊界需要一些鄰近塊的系數(shù)才能獲得正確的濾波結(jié)果。而這一方法中,垂直提升處理與這一問題不相關(guān),因為垂直的兩個鄰近塊總是同時裝載于L1緩存中。但對于水平提升處理,筆者用下面的方法來解決:區(qū)1和區(qū)3都取到濾波器區(qū)域1,如圖3所示。對于濾波器區(qū)2,區(qū)2和區(qū)3都是必需的。然而,當(dāng)達(dá)到改進(jìn)性能時,重疊處理的開銷是可忽略的。

             
                           圖2 提升算法的輸出圖像內(nèi)存處理圖

                     

                                        圖3 重疊塊結(jié)構(gòu) <!-- 2007-12-5 23:50:16-->

    2 仿真結(jié)果

　　為檢驗所提出方法的效率,在TMS320C6416 DSP上用Jasper1.700.2版進(jìn)行了仿真。所有數(shù)據(jù)都對灰度圖像的第一級分解并且所有圖像的寬度2倍放大。

　　表1顯示了用本文方法產(chǎn)生的緩存失敗數(shù)目。其中,在水平濾波上產(chǎn)生的緩存失敗是由塊重疊引起的。然而,在垂直濾波中,算法完全去除了緩存失敗,因此,算法減少了98%的緩存失敗率。

       表1 緩存失敗數(shù)目比較


　　表2顯示了用現(xiàn)有兩種方法與提出方法的DWT處理時間比較,對于所有的圖像大小,在水平濾波上都沒有改進(jìn),但是所有三種方法在垂直濾波中是有效的。在垂直濾波中,行擴(kuò)展、聚合及兩種方法的聯(lián)合處理時間減少分別為78%、 88%和90%;條采集、遞歸數(shù)據(jù)設(shè)計與兩種方法結(jié)合的處理時間減少分別為73%、66%和82%。筆者提出的方法在垂直濾波中減少處理時間為98%。注意,水平濾波的速度與垂直濾波基本相同。這意味著筆者提出的算法在垂直濾波中消除了最多的緩存失敗。

       表2 小波提升方案處理時間的比較

　　筆者已經(jīng)驗證了JPEG 2000的小波提升算法的性能及其在存儲系統(tǒng)中的執(zhí)行。實驗結(jié)果表明提出的方法與現(xiàn)有的快速方法相比要快2～3.5倍。

       參考文獻(xiàn)

1 Rabbani, M., Joshi, R. An overview of the JPEG 2000 sTIll image compression standard,
  Signal Process. Image Com-mun, 2002;17(1):3～48

2 Taubman,D.S.,Marcellin,M.W. JPEG2000: Image com-pression fundamentals, Standards and
  practice. Kluwer Aca-demic Publishers,2002

3 Daubechies, I., Sweldens, W. Factoring wavelet trans-forms into lifting schemes, J.Fourier
  Anal.Appl,1998;4:247～269

4 Meerwald,P. Norcen,R.,Uhl,A.Cache issues woth JPEG2000 wavelet lifting, Proc. SPIE,
  Electron. Imaging, Vis.Commun. Image Process, 2002;4671:626～634

5 Chatterjee,S., Brooks,C.D.Cache-efficient wavelet lifting in JPEG2000. IEEE Int.Conf. on
  Multimedia and Expo, 2002;(1)797～800