Малорозрядні пристрої вейвлет-перетворення
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Малорозрядні пристрої вейвлет-перетворення
|
|
| Creator |
Алі, Оллєік
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.12 – Системи автоматизації проектувальних робіт. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут».– Київ, 2009. Дисертаційна робота присвячена проектуванню малорозрядних пристроїв вейвлет- перетворення. В процесі проектування виникає проблема вибору розрядності обчислень. Обчислення з невеликою розрядністю призводять до виникнення шумів, тому в роботі досліджувався вплив квантування коефіцієнтів та результатів арифметичних операцій одновимірного та двовимірного дискретного вейвлет-перетворення стосовно точності відновлення сигналів та зображень. У роботі розглянуто реалізації вейвлет-перетворення у вигляді пари дзеркальних фільтрів та у вигляді ліфтингового алгоритму. Для проведення досліджень розроблені шумові моделі для обох алгоритмів ДВП, які враховують характеристики та особливості алгоритмів і вейвлет-функцій. На основі отриманих результатів складені методики вибору розрядності за заданим рівнем шумів для обох алгоритмів ДВП. В процесі виконання дисертаційної роботи розроблена програма в середовищі MatLab для перетворення коефіцієнтів пари дзеркальних фільтрів в коефіцієнти фільтрів ліфтингового алгоритму з врахуванням квантування. У роботі проведено експериментальні дослідження, результати яких показали можливість практичної реалізації ДВП на мікроконтролерах з малою розрядністю. Була виконана симуляція ліфтингового алгоритму ДВП для мікроконтролері сімейства 18F фірми Microchip PIC18F452 в середовищі MPLAB IDE v7.60. Отримані експериментальні результати близькі до теоретичних результатів. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 – Системы автоматизации проектировочных работ. Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт».– Киев, 2009. Диссертационная работа посвящена проектированию малоразрядных устройств вейвлет-преобразования. В основном, внедрение вейвлет-преобразования в системах автоматизированного проектирования (САПР) приборов и систем цифровой обработки сигналов реализуется на мощных процессорах общего назначения, и специализированных процессорах на базе ЦПОС или ПЛИС. Также известно, что вычисления выполняются с плавающей запятой или с фиксированной запятой, при условии большой разрядности. Такие системы достаточно сложны в реализации, что сдерживает их массовое применение. В таком случае, актуальностью работы является упрощение сложности и снижение стоимости этих систем, путем внедрения их на малоразрядных микропроцессорах (микроконтроллерах). Реализация вейвлет-преобразования на микроконтроллерах позволит объединить функции обработки и управления, необходимые для реализации встроенных систем в одном приборе. В процессе проектирования возникает проблема выбора разрядности вычислений. Выполнение вычислений с небольшой разрядностью приводит к появлению шумов квантования. Поэтому в работе исследовались влияние квантования коэффициентов фильтров и результатов арифметических операций одномерного и двумерного дискретного вейвлет-преобразования на точность восстановления сигналов и изображений. В диссертационной работе рассматривались основные понятия дискретного вейвлет-преобразования и алгоритмы его реализации, так как существуют два алгоритма реализации дискретного вейвлет-преобразования. Алгоритм пары зеркальных фильтров (ПЗФ, банк фильтров) и лифтинговый алгоритм. В работе использовались известные вейвлет-функции, ортогональные такие как Хаара, Добеши ДБ4 и ДБ8 и биортогональные как Ле Галла 5/3 и КДФ 9/7. Поскольку базовой операцией ДВП является фильтрация, то для анализа погрешностей фильтров (шумы квантования) были использованы, известные ранее методики и их результаты, полученные в ходе многочисленных работ, посвященных эффектам малой разрядности (8, 16 бит) в КИХ фильтрах. Также в работе были разработаны новые методики для изучения эффектов малой разрядности и шумов квантования, а особенно в фильтрах лифтингового алгоритма. Для проведения исследований были разработаны шумовые модели для обоих алгоритмов ДВП, которые учитывают характеристики и собенности алгоритмов и вейвлет-функций, а также в данных моделях были учтены основные источники шумов квантования в вейвлет-фильтрах. На основе полученных результатов были составлены методики выбора разрядности по заданному уровню шумов для обоих алгоритмов ДВП. Был проведен сравнительный анализ между двумя алгоритмами с точки зрения уровня шумов квантования. Экспериментальные исследования шумов квантования алгоритмов ДВП проводились на полутоновых (cameraman, Lena, cons) и медицинских фотоизображениях (chest и ankle), которые использовались в качестве входных сигналов и изображений. В процессе выполнения диссертационной работы, была разработана программа в среде MatLab для преобразования коэффициентов пары зеркальных фильтров в коэффициенты фильтров лифтингового алгоритма, с учетом их квантования. Программа позволила получить коэффициенты ЛА для ортогональных и биортогональных вейвлет-функций. В ходе работы проводились экспериментальные исследования в среде MatLab, результаты которых показали возможность практической реализации ДВП на микроконтроллерах с малой разрядностью. Была выполнена симуляция программной реализации лифтингового алгоритма ДВП на микроконтроллере семейства PIC18Fххх фирмы Microchip (PIC18F452). Полученные в ходе экспериментов результаты близки к теоретическим расчетам. А это говорит о том, что результаты подтвердили возможность реализации вейвлет-преобразования на малоразрядных устройствах, или на микропроцессорах с малой разрядностью. Программа реализации ЛА на микроконтроллере может быть использована в системах сжатия полутоновых статических изображений для хранения и передачи, а также для сжатия видеосигналов в тех случаях, когда к качеству изображения и частоте смены кадров не предъявляются высокие требования, например, в системах видеонаблюдения. Ph.D. thesis on the specialty 05.13.12 – Computer aided design CAD. National Technical University of Ukraine. «Kiev Polytechnic Institute», Kiev, 2009. This thesis devoted to design little bit devices of wavelet transform. During design process, a problem of word length choice arises. Limited word length calculations produce quantization noise so we tried to investigate the influence of quantization noise in one-dimensional and two-dimensional wavelet transform realizations on microcontrollers on the accuracy of signals and image restoration. The aim of this thesis is to realize DWT on microprocessors (microcontrollers) with limited (little bit) word length. In this work, noise models built for mirror filters (filter bank) and filters of lifting algorithm, taking in account the type and the characteristics of the wavelet functions, and the noise resources in the filters,which arise from the process of quantization. In this thesis, a method for choosing the right digit according to the noise level was designed. A program written in MatLab for transforming the coefficients of mirror filters to coefficients of lifting filters, taking in account the effects of quantization. Experiments and simulation on MatLab show the possibility of little bit icroprocessor-based realization of DWT. Finally, a simulation of lifting algorithm was performed for microcontroller family Microchip PIC18Fxxx (PIC18F452). The obtained experimental results were close to the theoretical ones. |
|
| Date |
2010-06-21T11:24:30Z
2010-06-21T11:24:30Z 2009 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/389
|
|
| Language |
uk
|
|