Metoda implementacji trójwymiarowej dyskretnej transformaty falkowej strumienia wideo w układach FPGA

• Autorzy: Pamuła W.

Warianty tytułu

EN

Implemention of 3D DWT of video stream in FPGA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współczynniki dyskretnej transformaty falkowej reprezentują własności przestrzenne otoczenia punktu, dla którego są wyliczane i wyliczane są na podstawie wartości z tego otoczenia. Rozmiar otoczenia zależy od poziomu dekompozycji i długości filtrów. Korzystając z tej własności zaproponowano metodę implementacji polegającą na potokowym przetwarzaniu wektorów wartości z otoczenia. Potok realizuje algorytm transformaty na zadanym poziomie dekompozycji. Brak jest iteracyjnego wyliczania kolejnych poziomów dekompozycji i następuje znaczna redukcja liczby wymian danych z pamięcią. Przedstawiony jest przykład z wykorzystaniem falki S(1, 1), użyteczny do wykorzystania w rozwiązaniach detektorów ruchomych obiektów np. w ruchu drogowym.

EN

The paper presents a method for implementation of 3D discrete wavelet transform in FPGA. The method is based on direct calculation of coefficients at the desired level of decomposition. The previous methods [5, 6, 7] use complex architectures with multilevel processing, mapping the lifting scheme or the convolution procedure. The direct calculation of coefficients is done using the set of neighbourhood data. This set is derivative of the level of decomposition and the number of vanishing moments of the used wavelet filters - Eq. (3). An example of implementing the S (1, 1) transform at the third level of decomposition is presented. The S transform coefficients are the weighted sums of 4x4x4 volumes of data (Eqs. (4), (5)). Fig. 2 shows the block diagram of the implementation. Data from the stream is stored in a buffer memory of the neighbourhood vectors. The addressing scheme, which is carried out by the addressing module, assures appropriate ordering of data in the vectors, in the memory. Further refinement consists in summing in place the consecutive values and thus replacing the neighbourhood data with sums of data that are used for calculating coefficients. This reduces significantly the vector size and streamlines calculations. The results of logic utilisation (Table 2) of different FPGA components for the implementation are presented. The designed 3D DWT component is incorporated in a moving object detecting device processing video from a road traffic camera. The method may be used for developing specialised hardware for compressing 3D data streams in a way compatible with the JPEG2000 standard.

Słowa kluczowe

PL

trójwymiarowa dyskretna transformata falkowa; FPGA; detekcja ruchomych obiektów

EN

3D DWT (Discrete Wavelet Transform); FPGA; detection of moving objects

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 7
• Strony: 632--634
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Pamuła W.

• Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Acharya T., Chakrabarti C.: A survey on lifting-based discrete wavelet transform architectures, J. VLSI Signal Process., vol. 42, s. 321-339, 2006.
• [2] Shi G., Liu W., Zhang L., Li F.: An efficient folded architecture for lifting-based discrete wavelet transform, IEEE Trans. on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 56, s. 290-294, 2009.
• [3] Zhang C., Wang C., Ahmad M. O.: A pipeline VLSI architecture for high speed computation of the 1-D discrete wavelet trans form, IEEE Trans. on Circuits and Systems I, vol. 57, s. 2729-2740, 2010.
• [4] Pamula W.: Wavelet-based data reduction for detection of moving objects, Machine Graphics and Vision, Institute of Computer Science Polish Academy of Sciences, vol. 20, s. 67-78, 2011.
• [5] Weeks M., Bayoumi M. A.: Three-dimensional discrete wavelet transform architectures, IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 50, s. 2050-2063, 2002.
• [6] Salem M., Winkler F.: Concept for hardware implementation for the 3D wavelet trans form, Proceedings of the 4th Int. Conference on Intelligent Computing and Information Systems, Cairo, s. 624-627, 2009.
• [7] Ahmad A., Krill B., Amira A., Rabah H.: Efficient architectures for 3D HWT using dynamic partial reconfiguration. Journal of Systems Architecture vol. 56, s. 305-316, 2010.
• [8] Daubechies I., Sweldens W.: Factoring wavelet transforms into lifting steps, J. Fourier Anal. Appl., vol. 4, s. 247-269, 1998.
• [9] Calderbank A. R., Daubechies I., Sweldens W., Yeo Boon-Lock: Wavelet transforms that map integers to integers, Applied and Computational Harmonic Analysis vol. 5, s. 332-369, 1998.
• [10] Zheng Jing-jing, Fang Jin-yun, Han Cheng-de: The selection of reversible integer-to-integer wavelet transforms for DEM multi-scale representation and progressive compression, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. vol. 37 part B4, Beijing s. 709-714, 2008.