5/3提升小波在DM642上的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

　　2.5 程序優(yōu)化

　　由前面的分析可知,對圖像進(jìn)行提升小波變換時(shí),需要對其四個(gè)邊界進(jìn)行延拓。延拓方式采用圖1所示的對稱延拓，其中左邊與上邊需要多延拓一個(gè)點(diǎn)。而對圖像中的一個(gè)塊進(jìn)行提升變換時(shí)，其延拓的應(yīng)該是與該塊相鄰的四個(gè)塊數(shù)據(jù)的邊界數(shù)據(jù)，如圖4所示。

　　邊界延拓主要是用于計(jì)算高頻系數(shù)。分析發(fā)現(xiàn)，水平提升時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)塊每一行的最后一個(gè)高頻系數(shù)與下一個(gè)塊在該行的第一個(gè)高頻系數(shù)相同。所以只要把當(dāng)前塊的這些系數(shù)保存起來，在對下一塊進(jìn)行水平提升時(shí)第一個(gè)高頻系數(shù)就不需要再進(jìn)行計(jì)算，因此也就不需要再對其左邊界進(jìn)行延拓了。垂直方向的提升也是同樣的道理。在程序中添加兩個(gè)數(shù)組，分別用于存放當(dāng)前塊的每一行與每一列的最后一個(gè)高頻系數(shù)。采用這種方法就可以降低程序的復(fù)雜度，提高執(zhí)行效率，減少缺失的發(fā)生。

　　像素?cái)U(kuò)展函數(shù)pix_pand[9]是采用TI的IMGLIB算法庫。水平提升與垂直提升函數(shù)均由作者用線性匯編語言編寫，充分利用64x系列DSP的半字處理指令，采用半字打包技術(shù)，最大限度地提高程序的執(zhí)行效率。

　　水平提升時(shí)，將每行的數(shù)據(jù)重新排序，變成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。

　　使用C64x的ADD2、SHR2和SUB2等半字處理指令，將如下的兩個(gè)運(yùn)算并行執(zhí)行：
 H(1)=B-[(A+C)>>1]

 H(2)=D-[(C+E)>>1]
垂直提升時(shí)則可以安排多列的計(jì)算并行執(zhí)行，如圖6所示。
 H1(1)=B1-[(A1+C1)>>1]

 H2(1)=B2-[(A2+C2)>>1]

3 仿真結(jié)果

　　表1列出了CPU讀取L1D時(shí)產(chǎn)生的缺失數(shù)。其中，水平方向的缺失不可避免。由于要對數(shù)據(jù)塊的右側(cè)和底部進(jìn)行邊界延拓，所以在水平方向的缺失數(shù)比傳統(tǒng)方法略高；而在垂直方向上，該算法完全避免了缺失的發(fā)生。

　　表2列出了幾種方法的計(jì)算性能。由于本文采用了多種優(yōu)化技術(shù)，運(yùn)算速度提高了4～10倍。

　　本文介紹了5/3提升小波變換及其在DM642上的實(shí)現(xiàn)。為了提高其性能提出了多項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，試驗(yàn)證明這些方法十分有效。

參考文獻(xiàn)

　　[1] RABBANI M，JOSHI R.An overview of the JPEG2000 still image compression standard.Signal Processing：Image Com-munication，2002；(17)1：3-48.
　　[2] CHO J K，HWANG M C，KIM J S et al.Fast DSP implementation of JPEG2000.Proc of IEEE TENCON，2004(A)：   231-234，Thailand，Nov.21-24，2004.
　　[3] CHO J K，HWANG M C，KIM J S et al.Fast Implementation of Wavelet Lifting for JPEG2000 on a Fixed-Point.    Proc.of 2004 International Technical Conference on Circuits Systems，Computers and Communications，Sendai/Matsusima，2004，7.
　　[4] Texas Instruments Incorporated. SPRU656A-TMS320C6000 DSP Cache User′s Guide，2003.
　　[5] Texas Instruments Incorporated.SPRU610B- TMS320C64x DSP Two-Level Internal Memory Reference Guide，2004.
　　[6] Texas Instruments Incorporated.SPRU234B-TMS320C6000 DSP Enhanced Direct Memory Access(EDMA) Controller     Reference Guide，2005.
　　[7] Texas Instruments Incorporated.SPRU401J-TMS320C6000 Chip Support Library API Reference Guide，2004.
　　[8] Texas Instruments Incorporated.SPRU186O-TMS320C6000 Assembly Language Tools v 6.0.0 Alpha User′s Guide，2005.
　　[9] Texas Instruments Incorporated.SPRU023B-TMS320C64x Image/Video Processing Library Programmer′s Reference，2003.