Low-power DWT filter bank design using comb filter and fourth-order polynomial

Comb 필터와 4차 다항식을 사용한 저전력 DWT 필터뱅크 설계

  • Jang Young-Beom (Dept. of Information and Telecommunication, Sangmyung University) ;
  • Lee Won-Sang (Dept. of Computer, Information, and Telecommunication, Sangmyung University)
  • 장영범 (상명대학교 정보통신공학과) ;
  • 이원상 (상명대학교 컴퓨터정보통신공학과)
  • Published : 2005.01.01

Abstract

In this paper a low-power DWT(Discrete Wavelet Transform) design technique is proposed. As basic low-pass filter for analysis bank, comb filter is utilized, and in order to improve frequency response for the comb filter, a fourth order polynomial is also proposed. Another filters are designed by using perfect reconstruction conditions. The lowpass filter coefficients of the analysis filter bank are optimized based on the cost function and perfect reconstruction condition. The number of the multiplications and MSE(Mean Squared Error) performance of the proposed DWT filter bank are compared with those of the JPEG2000 (9, 7) filter bank. It is shown that number of multiplications of the proposed filter bank are saved with 33.3%, and MSE values of the proposed filter bank are also superior to those of the JPEG2000 (9, 7) filter bank.

이 논문에서는 저전력의 DWT(Discrete Wavelet Transform) 필터 뱅크를 설계하는 방식을 제안하였다. 분석단의 기본 저역통과 필터로서 comb 필터를 사용하였으며 comb 필터의 주파수 응답특성을 보완하기 위하여 4차 다항식의 필터를 직렬로 연결한 방식을 제안하였다. 분석단의 고역통과 필터와 합성단의 필터들은 완전복원(perfect reconstruction) 조건을 이용하여 설계하였으며, 이와 같이 설계된 필터들의 최적 필터계수를 얻기 위하여 비용함수를 사용하여 완전복원 조건을 만족하도록 최적화하였다. 제안된 필터 뱅크 설계 결과는 JPEG2000의 (9, 7) 필터 뱅크와 비교하여 실제 이미지를 사용하여 MSE를 비교해본 결과 더 우수한 값을 얻을 수 있었으며, 곱셈의 사용수도 33.3%가 적었다. 따라서 이미지 신호를 압축하는데 널리 사용될 수 있는 저전력 구조임을 입증하였다.

Keywords

References

  1. Rafel C Gonzalez, Richard E. Woods, Digital image processing, Prentice Hall, pp. 467-485, 2002
  2. C. Sidney Burrus, Ramesh A. Gopinath, Haitao Guo, Introduction to Wavelets and Wavelet Transforms, Prentice Hall, pp. 1-40, 1998
  3. Information Technology - JPEG2000 Image Coding System, ISO/IEC Final Draft International Standard 15444-1, ITU Recommendation T.800, 2000
  4. M. Rabbani, R. Joshi 'An overview of the JPEG2000 still image compression standard,' Signal Processing: Image Communication, 17, pp. 3-48, 2002 https://doi.org/10.1016/S0923-5965(01)00028-5
  5. P. P. Vaidyanathan, Multirate Systems and Filter Banks, Prentice Hall, pp. 188-204, 1993
  6. Sanjit K. Mitra, Digital Signal Processing - A Computer-Based Approach, McGRAW-Hill Editions, pp. 228-230, 1998
  7. Rafel C Gonzalez, Richard E. Woods and Steven L. Eddins, Digital image processing using MATLAB, Prentice Hall, pp. 243-333, 2004