[发明专利]基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置及方法

权利要求书

1.一种基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征在于，包括：读取单元、运算池单元、小波变换单元、系数写回单元、低频预测单元、矢量量化单元和算术编码单元，其中：运算池单元从外部接收和缓存图像原始数据并输出图像原始数据至小波变换单元，小波变换单元进行小波变换运算得到并由系数写回单元写回运算池单元的各级小波系数或低频预测结果至读取单元，读取单元分别与小波变换单元、低频预测单元和矢量量化单元相连并输出图像原始数据和经过小波变换单元小波变换运算得到并由系数写回单元写回运算池单元的各级小波系数至小波变换单元，读取单元输出最高级的低频小波系数至低频预测单元并输出低频预测结果至算术编码单元，小波变换单元接收读取单元输出的图像原始数据或除最高级低频的各级低频小波系数，经小波变换后输出对应输入小波系数等级的高、低频小波系数至系数写回单元，系数写回单元分别与小波变换单元和低频预测单元相连并接收小波变换单元输出的小波系数和低频预测单元输出地低频预测结果，经地址映射输出小波系数和低频预测结果至运算池单元，低频预测单元接收读取单元输出的低频小波系数并进行低频预测运算后输出低频预测结果至系数写回单元，矢量量化单元接收读取单元输出的低频预测结果和其他小波系数并进行矢量量化运算后输出矢量量化符号至算数编码单元，算数编码单元对矢量量化符号进行算术编码运算并输出算术编码的码字。

2.根据权利要求1所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的读取单元由三个分别控制小波变换单元、低频预测单元和矢量量化单元对运算池单元的读取地址的地址发生器组成，其中：

第一地址发生器分别与图像小波运算装置和运算池单元相连，并且：在一级小波变换时按照对图像内部从上到下，从左到右的读取顺序生成地址；在二级小波变换时按照从上到下，从左到右的读取顺序且读取的相邻像素之间行列间隔是1；以此类推，在第三级及后续小波变换时采用的行列间隔为2^k-1-1，其中k为小波变换级数次；

第二地址发生器分别与低频预测单元和运算池单元相连并计算低频子带最右下角地址，按照图像内部从下到上，从右到左的读取顺序根据变换级数产生各低频子带元素的地址；

第三地址发生器分别与矢量量化单元和运算池单元相连并按照从高级到低级、图像内部从上到下，从左到右的读取顺序产生LL、LH、HL以及HH共四个子带的地址。

3.根据权利要求1所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的运算池单元由两个存储区组成以存储两幅图像的数据，由外部写入的数据是图像的YCbCr分量，每个按照逐行扫描的顺序且两个存储区独立工作。

4.根据权利要求1或2所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的小波变换单元计算连续5行图像的小波一级变换，其中：每连续5行图像中前2行是计算完成结果，后3行是计算中间结果。

5.根据权利要求1所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的系数写回单元由分别控制小波变换单元和低频预测单元将小波系数写回运算池单元的地址的小波写回地址发生器和低频写回地址发生器组成，该系数写回单元将小波变换单元和低频预测单元的运算结果输出至运算池单元，其中：

小波写回地址发生器连接图像小波运算装置和运算池单元，写回顺序同第一地址发生器；

低频写回地址发生器连接低频预测单元和运算池单元，写回顺序同第二地址发生器。

6.根据权利要求1或5所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的低频预测单元将每个低频系数在同址运算的条件下与左方相邻和上方相邻的2个低频子带LL和LH的系数平均值的差作为当前系数的预测值对应于第二地址发生器的读取顺序计算所有低频子带系数的预测值。

7.根据权利要求1或2所述的基于小波变换和算术编码的图像压缩的装置，其特征是，所述的矢量量化单元将系数分为系数组，对系数组进行矢量量化，将结果直接送入算术编码单元。

8.一种根据上述任一权利要求所述装置的图像压缩方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步、读取单元从运算池单元中读取图像数据到小波变换单元，运算池单元是存储两幅图像的一块内存；

第二步、小波变换单元对读入的图像数据进行小波变换得到小波系数；小波变换单元内部的RAM仅缓存5行图像数据，通过不断地写入读出更新图像数据，直至整幅图像变换完成；

第三步、系数写回单元将小波系数写回运算池单元；

第四步、读取单元从运算池单元中按照从下到上，从右到左的顺序读取低频系数到低频预测单元，对低频子带进行低频预测运算，同时，系数写回单元将运算结果写回运算池单元中；

第五步、读取单元按照从高级到低级，和LL、LH、HL、HH的顺序，读取各子带到矢量量化单元，矢量量化单元将系数分组、量化，送出编码结果；

第六步、编码结果进入算术编码单元，算术编码对矢量量化结果进行编码，输出码流。