CN106411289A - 一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组 - Google Patents

一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，由分析滤波器组、抽取器、零值内插器和综合滤波器组组成；所述分析滤波器组和综合滤波器组的多相结构均由二输入二输出滤波器模块和特殊二输入二输出模块组成。本发明二输入二输出滤波器模块中所有滤波器均具有线性相位，因而本发明小波滤波器组，运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但卷积乘法运算次数减少近一半；克服了其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点。本发明小波滤波器组，运算速率与其多相结构小波滤波器组的相同，但卷积乘法运算次数减少近一半，且在结构上固有一阶消失矩；克服了其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点，具有很好的应用前景。

Description

一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组
技术领域
本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组。
背景技术
小波滤波器组(wavelet filter banks)是一种满足正则性(regularity)的理想重建滤波器组(perfect reconstruction filter banks)，广泛应用于信号分析和图像编码等系统中。两通道小波滤波器组的传统结构，由分析滤波器组的分析滤波器H0(z)和H1(z)、抽取器、零值内插器、以及综合滤波器组的综合滤波器F0(z)和F1(z)构成。将分析滤波器H0(z)和H1(z)以及综合滤波器F0(z)和F1(z)进行多相分解，又可将两通道小波滤波器组的传统结构用通用方法转换为多相结构(polyphase structure)。由于多相结构中的多相滤波器都是并行的，且长度仅为多相分解前的一半，因而多相结构小波滤波器组的运算速率是传统结构小波滤波器组的两倍，这对促进小波滤波器组在高实时性要求领域的应用具有重要意义。两通道小波滤波器组按其滤波器长度为奇数还是偶数，又可分为奇长度和偶长度两类。奇长度的两通道线性相位小波滤波器组，其所有多相滤波器均具有线性相位，而偶长度的两通道线性相位小波滤波器组，其多相滤波器一般不具有线性相位，因而在实现时，乘法运算次数要多一倍。偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构，E0(z)和是滤波器H0(z)的多相滤波器，E1(z)和是滤波器H1(z)的多相滤波器。除了传统多相结构外，偶长度的两通道线性相位小波滤波器组目前还有两种结构，一种是格型结构(lattice structure)，参见文献2(Park，S.Y.and Cho，N.I.，“Design of multiplierlesslattice QMF:structure and algorithm development，”IEEE Trans.Circuits Syst.II，Analog Digit.Signal Process.Express Briefs.vol.55no.2，pp173-177，Feb.2008.)，另一种是梯型结构(lifting structure)，参见文献3(Zhang Lei and Anamitra Makur，“Structurally linear phase factorization of 2-channel filter banks based onlifting”，ICASSP2005，IV，pp.609-612)。小波滤波器组的另一特性是正则性(regularity)，它是通过H0(z)在z＝-1处的零点和H1(z)在z＝1处的零点而得到的。无论小波滤波器组的传统结构还是多相结构，其正则性在小波滤波器组实现后都要发生变化，这是由于滤波器系数的量化字长效应影响，分析滤波器H0(z)在z＝-1处的零点和H1(z)在z＝1处的零点都要发生扰动，使得H0(z＝-1)和H1(z＝1)都不为零。从而在图像处理中导致压缩图像恢复后，出现块状干扰(checkerboarding)。2012100315905号专利申请公布了一中具有两级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组，但由于其所有滤波器均在在高速率条件下运行，且分析滤波器组的输出经抽取器抽取后，计算结果仅保留一半的数据量，另外有一半被丢掉，因而运算效率低，电能功耗高。
现有的具有多级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其结构都由多级多相子结构级联而成，且线性相位和理想重建(perfect reconstruction)特性，不受滤波器系数量化的字长效应影响。但正是因为由多级多相子结构级联而成，因而这两种结构的运算速率都明显比多相结构的低。而且，目前尚无简单通用的方法将偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构转换成这两种结构；具有两级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组，但由于其所有滤波器均在在高速率条件下运行，且分析滤波器组的输出经抽取器抽取后，计算结果仅保留一半的数据量，另外有一半被丢掉，因而运算效率低，电能功耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，旨在解决现有的具有多级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组和具有两级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组，运算效率低，电能功耗高的问题。
本发明是这样实现的，一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，所述具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组由分析滤波器组、抽取器、零值内插器和综合滤波器组组成；
所述分析滤波器组和综合滤波器组的多相结构由二输入二输出滤波器模块和特殊二输入二输出模块组成。
进一步，所述分析滤波器组二输入二输出滤波器模块由滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)构成；
结构具体为，第一输入端(1)分别与滤波器T0(z)(21)的输入端和滤波器L1(z)的输入端相连接，第二输入端(2)分别与滤波器T1(z)(22)的输入端和滤波器L0(z)的输入端相连接，第一输出端(3)分别与滤波器T0(z)(21)的输出端和滤波器L0(z)的输出端相连接，第二输出端(4)分别与滤波器T1(z)(22)的输出端和滤波器L1(z)的输出端相连接。
进一步，所述分析滤波器组特殊二输入二输出模块是
T0(z)＝1、L0(z)＝1、L1(z)＝1和T1(z)＝-1时的一种特殊二输入二输出滤波器模块，其第一输出端(7)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输入端(1)，其第二输出端(8)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输入端(2)，其第一输入端(5)连接于第一抽取器(25)的输出端，其第二输入端(6)连接于第二抽取器(26)的输出端，小波滤波器组(30)的输入端(9)连接于第一抽取器(25)的输入端，延迟单元z-1(10)的输出端连接于第二抽取器(26)的输入端，延迟单元z-1(10)的输入端连接于小波滤波器组(30)的输入端(9)，从而构成由分析滤波器H0(z)和H1(z)组成的分析滤波器组的多相结构。
进一步，所述在综合滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T1(z)、-L1(z)、T0(z)和-L0(z)构成，其结构具体为，第一输入端(11)分别与滤波器T1(z)(23)的输入端和滤波器-L1(z)的输入端相连接，第二输入端(12)分别与滤波器T0(z)(24)的输入端和滤波器-L0(z)的输入端相连接，第一输出端(13)分别与滤波器T1(z)(23)的输出端和滤波器-L0(z)的输出端相连接，第二输出端(14)分别与滤波器T0(z)(24)的输出端和滤波器-L1(z)的输出端相连接；
特殊二输入二输出模块，其第一输入端(15)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输出端(13)，其第二输入端(16)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输出端(14)，其第一输出端(17)连接于第一零值内插器(27)的输入端，其第二输出端(18)连接于第二零值内插器(28)的输入端，小波滤波器组(30)的输出端(19)连接于第二零值内插器(28)的输出端，延迟单元z-1(20)的输入端连接于第一零值内插器(27)的输出端，延迟单元z-1(20)的输出端连接于小波滤波器组(30)的输出端(19)，从而构成由综合滤波器F0(z)和F1(z)组成的综合滤波器组的多相结构。
进一步，所述两通道线性相位小波滤波器组在结构上固有一阶消失矩。
进一步，所述二输入二输出滤波器模块中的滤波器与偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相滤波器之间的关系具体为，其中T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)为上述二输入二输出滤波器模块中的滤波器，E0(z)和为H0(z)的多相滤波器，且E1(z)和为H1(z)的多相滤波器，且
进一步，所述二输入二输出滤波器模块的滤波器都具有线性相位，其对称性具体为，滤波器T0(z)和T1(z)均为偶对称，滤波器L0(z)和L1(z)均为奇对称。
进一步，所述二输入二输出滤波器模块的滤波器
T0(z)、T1(z)、L0(z)和L1(z)之间的关系具体为T0(z)T1(z)-L0(z)L1(z)＝z-k/4，其中k＝(N0+N1)/4-1，N0和N1分别为分析滤波器H0(z)和H1(z)的长度。
本发明提供的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数减少近一半，且在结构上保证H0(z)(z＝-1)＝0和H1(z)(z＝1)＝0，显然在低功耗高实时性要求领域应用具有现实意义。与现有技术相比：运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少近一半；H0(z)(z＝-1)＝0和H1(z)(z＝1)＝0这一特性为结构固有，不受滤波器系数的量化字长效应影响；将偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构转换成本发明提供的这种小波滤波器组结构，从而既可高效实现，又可克服其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点。
本发明的有益效果是：二输入二输出滤波器模块中所有滤波器均具有线性相位，因而本发明小波滤波器组，运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少近一半；H0(z)(z＝-1)＝0和H1(z)(z＝1)＝0这一特性为结构固有，因而本发明小波滤波器组在结构上固有一阶消失矩(vanishing moments)；由于(3)式包含了本发明小波滤波器组的转换方法，故现有偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构，均可根据(3)式转换成本发明小波滤波器组的结构，从而高效实现，且克服了其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点。本发明小波滤波器组，运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少近一半，且在结构上固有一阶消失矩(vanishing moments)；现有偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构，可用简单通用的方法转换成本发明小波滤波器组的结构，从而既可高效实现，又可克服其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点。因而在低功耗高实时性要求领域，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有两级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组，由分析滤波器组、抽取器、零值内插器和综合滤波器组构成，分析滤波器组和综合滤波器组的多相结构都分别由两个多相子结构级联而成，一个多相子结构为二输入二输出滤波器模块，另一个多相子结构为特殊二输入二输出模块，在分析滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)构成；特殊二输入二输出模块是T0(z)＝1、L0(z)＝1、L1(z)＝1和T1(z)＝-1时的一种特殊二输入二输出滤波器模块，其第一输出端(7)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输入端(1)，其第二输出端(8)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输入端(2)，其第一输入端(5)连接于第一抽取器(25)的输出端，其第二输入端(6)连接于第二抽取器(26)的输出端，小波滤波器组(30)的输入端(9)连接于第一抽取器(25)的输入端，延迟单元z-1(10)的输出端连接于第二抽取器(26)的输入端，延迟单元z-1(10)的输入端连接于小波滤波器组(30)的输入端(9)，从而构成由分析滤波器H0(z)和H1(z)组成的分析滤波器组的多相结构；在综合滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T1(z)、-L1(z)、T0(z)和-L0(z)构成，特殊二输入二输出模块与分析滤波器组的相同，其第一输入端(15)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输出端(13)，其第二输入端(16)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输出端(14)，其第一输出端(17)连接于第一零值内插器(27)的输入端，其第二输出端(18)连接于第二零值内插器(28)的输入端，小波滤波器组(30)的输出端(19)连接于第二零值内插器(28)的输出端，延迟单元z-1(20)的输入端连接于第一零值内插器(27)的输出端，延迟单元z-1(20)的输出端连接于小波滤波器组(30)的输出端(19)，从而构成由综合滤波器F0(z)和F1(z)组成的综合滤波器组的多相结构。
由于采用了上述结构，从而实现了如下关系：
1)分析滤波器组与其两级多相子结构的关系为
2)综合滤波器组与其两级多相子结构的关系为
3)偶长度两通道线性相位小波滤波器组的多相滤波器与二输入二输出滤波器模块中滤波器的关系为
其中E0(z)和是滤波器H0(z)的多相滤波器，其长度均为N0/2，E1(z)和是滤波器H1(z)的多相滤波器，其长度均为N1/2，即和
4)二输入二输出滤波器模块的滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)之间的关系具体为:
T0(z)T1(z)-L0(z)L1(z)＝z-k/4 (4)
其中k＝(N0+N1)/4-1,N0和N1分别为滤波器H0(z)和滤波器H1(z)的长度。
由于滤波器H0(z)偶对称，滤波器H1(z)奇对称，因而E0(z)与的多项式系数相同，但排列顺序相反，E1(z)和的多项式系数也相同，排列顺序也相反。故(3)式确立：滤波器T0(z)和T1(z)均为偶对称，滤波器L1(z)和L0(z)均为奇对称。显然，二输入二输出滤波器模块中所有滤波器均具有线性相位这一特性，是本发明小波滤波器组在结构上固有的。由于(3)式表明二输入二输出滤波器模块中滤波器T0(z)和滤波器T1(z)的长度与滤波器H0(z)的多相滤波器E0(z)和的长度相同，滤波器T1(z)和滤波器L1(z)的长度与滤波器H1(z)的多相滤波器E1(z)和的长度相同，故图1中二输入二输出滤波器模块的运算速率与由多相滤波器E0(z)和以及多相滤波器E1(z)和构成的多相结构模块的运算速率相同。再加上由于图1中特殊二输入二输出模块中无延迟单元，因而本发明小波滤波器组的运算速率与多相结构小波滤波器组的相同。由于二输入二输出滤波器模块中所有滤波器均具有线性相位，而多相结构模块中的多相滤波器一般不具有线性相位，再加上图1中特殊二输入二输出模块的运算仅包含两次加法运算而不存在乘法运算，故本发明小波滤波器组的运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少近一半。由于滤波器L1(z)和L0(z)均为奇对称，故L0(z)(z＝1)＝0和L1(z)(z＝1)＝0。因而可由(1)式和(2)式验证H0(z)(z＝-1)＝0和H1(z)(z＝1)＝0以及F0(z)(z＝-1)＝0和F1(z)(z＝1)＝0这一特性是本发明小波滤波器组在结构上固有的，不受滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)的滤波器系数量化字长效应影响。由于(3)式包含了偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相滤波器与二输入二输出滤波器模块中滤波器的关系，故现有偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构，可用简单通用的方法，即(3)式，转换成本发明小波滤波器组的结构。
图1是本发明提供的一种具有两级多相子结构的偶长度两通道线性相位小波滤波器组的结构框图，并将此小波滤波器组称为(30)。小波滤波器组(30)，其分析滤波器组和综合滤波器组的多相结构都分别由两个多相子结构级联而成，一个多相子结构为二输入二输出滤波器模块，另一个多相子结构为特殊二输入二输出模块。在分析滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)构成，其第一输入端(1)连接于滤波器T0(z)(21)的输入端和滤波器L1(z)的输入端，其第二输入端(2)连接于滤波器T1(z)(22)的输入端和滤波器L0(z)的输入端，其第一输出端(3)连接于滤波器T0(z)(21)的输出端和滤波器L0(z)的输出端，其第二输出端(4)连接于滤波器T1(z)(22)的输出端和滤波器L1(z)的输出端；特殊二输入二输出模块是T0(z)＝1、L0(z)＝1、L1(z)＝1和T1(z)＝-1时的一种特殊二输入二输出滤波器模块，其第一输出端(7)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输入端(1)，其第二输出端(8)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输入端(2)，其第一输入端(5)连接于第一抽取器(25)的输出端，其第二输入端(6)连接于第二抽取器(26)的输出端，小波滤波器组(30)的输入端(9)连接于第一抽取器(25)的输入端，延迟单元z-1(10)的输出端连接于第二抽取器(26)的输入端，延迟单元z-1(10)的输入端连接于小波滤波器组(30)的输入端(9)。
在综合滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T1(z)、-L1(z)、T0(z)和-L0(z)构成，其第一输入端(11)连接于滤波器T1(z)(23)的输入端和滤波器-L1(z)的输入端，其第二输入端(12)连接于滤波器T0(z)(24)的输入端和滤波器-L0(z)的输入端，其第一输出端(13)连接于滤波器T1(z)(23)的输出端和滤波器-L0(z)的输出端，其第二输出端(14)连接于滤波器T0(z)(24)的输出端和滤波器-L1(z)的输出端；特殊二输入二输出模块与分析滤波器组的相同，其第一输入端(15)连接于二输入二输出滤波器模块的第一输出端(13)，其第二输入端(16)连接于二输入二输出滤波器模块的第二输出端(14)，其第一输出端(17)连接于第一零值内插器(27)的输入端，其第二输出端(18)连接于第二零值内插器(28)的输入端，小波滤波器组(30)的输出端(19)连接于第二零值内插器(28)的输出端，延迟单元z-1(20)的输入端连接于第一零值内插器(27)的输出端，延迟单元z-1(20)的输出端连接于小波滤波器组(30)的输出端(19)。分析滤波器组之二输入二输出滤波器模块的第一输出端(3)输出的信号，输入到综合滤波器组之二输入二输出滤波器模块的第一输入端(11)，分析滤波器组之二输入二输出滤波器模块的第二输出端(4)输出的信号，输入到综合滤波器组之二输入二输出滤波器模块的第二输入端(12)。
由于偶长度的两通道线性相位小波道滤波器组有成熟的设计方法，故在本发明中不再详述。只要确定滤波器H0(z)和H1(z)的对称性、长度及消失矩(vanishing moments)阶数，即可用现有设计方法求得滤波器H0(z)和H1(z)从而求得多相滤波器E0(z)和以及E1(z)和再由(3)式即可求得二输入二输出滤波器模块的滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)，滤波器F0(z)和F1(z)可根据(2)式求得。偶长度的两通道线性相位小波滤波器组中，滤波器H0(z)为偶对称，滤波器H1(z)为奇对称，滤波器H0(z)的长度用N0表示，滤波器H1(z)的长度用N1表示，且N1＝N0+4m(m为整数)，消失矩(vanishing moments)阶数用P来表示，P值根据实际情况确定。下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述
实施例一
确定
N0＝6，
N1＝10，P＝3，用现有设计方法可得到滤波器H0(z)和H1(z)为：
由(5)式求得滤波器E0(z)、E1(z)和为：
(6)式表明E0(z)与的多项式系数相同，但排列顺序相反；E1(z)与的多项式系数也相同，排列顺序也相反。由(6)式和(3)式求得二输入二输出滤波器模块的滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)为：
t0＝[0,1/2,0]
l0＝[-1/16,0,1/16]
t1＝[1/128,0,31/64,0,1/128]
l1＝[0,-1/16,0,1/16,0]
(7)
(7)式表明二输入二输出滤波器模块中：滤波器T0(z)和T1(z)均为偶对称；滤波器L0(z)和L1(z)均为奇对称；L0(z)(z＝1)＝0和L1(z)(z＝1)＝0；T0(z)T1(z)-L0(z)L1(z)＝z-3/4。
在本实施例中，(5)式表明传统结构的小波滤波器组中：滤波器H0(z)卷积运算需要完成2次乘法运算，5次加法运算，滤波器H1(z)卷积运算需要完成3次乘法运算，9次加法运算；(6)式表明多相结构的小波滤波器组中：多相滤波器E0(z)和均不具有线性相位，多相结构的滤波器H0(z)卷积运算需要完成4次乘法运算，5次加法运算，多相滤波器E1(z)和均不具有线性相位，多相结构的滤波器H1(z)卷积运算需要完成6次乘法运算，9次加法运算；(7)式表明二输入二输出滤波器模块中：滤波器T0(z)和L0(z)均具有线性相位，滤波器H0(z)卷积运算需要完成2次乘法运算，3次加法运算，滤波器L1(z)和T1(z)均具有线性相位，滤波器H1(z)卷积运算需要完成3次乘法运算，5次加法运算。由于特殊二输入二输出模块中无延迟单元，故本例小波滤波器组的运算速率与多相结构小波滤波器组的相同。也由于特殊二输入二输出模块在运算中仅有两次加法，故本例小波滤波器组的乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少一半，加法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少七分之三。与传统结构的小波滤波器组相比，本实施例小波滤波器组的乘法运算次数与传统结构小波滤波器组的相同，但加法运算次数比传统结构小波滤波器组的减少七分之三，且运算速率是传统结构小波滤波器组的两倍。由于L0(z)(z＝1)＝0和L1(z)(z＝1)＝0，因而不难根据(1)式和(2)式验证，H0(z)(z＝-1)＝0和H1(z)(z＝1)＝0以及F0(z)(z＝-1)＝0和F1(z)(z＝1)＝0，即本实施例小波滤波器组在结构上固有一阶消失矩。
实施例二
确定N0＝8，N1＝12，P＝3，用现有设计方法可得到滤波器H0(z)和H1(z)为：
由(8)式求得滤波器E0(z)、E1(z)和为：
(9)式表明E0(z)与E1(z)与多项式系数相同，但排列顺序相反。由(9)式和(3)式求得二输入二输出滤波器模块的滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)为：
(10)式表明二输入二输出滤波器模块中：滤波器T0(z)和T1(z)均为偶对称；滤波器L0(z)和L1(z)均为奇对称；L0(z)(z＝1)＝0和L1(z)(z＝1)＝0；T0(z)T1(z)-L0(z)L1(z)＝z-4/4。
在本例中，(8)式表明传统结构的小波滤波器组中：滤波器H0(z)卷积运算需要完成2次乘法运算，7次加法运算，滤波器H1(z)卷积运算需要完成5次乘法运算，11次加法运算；(9)式表明多相结构的小波滤波器组中：多相滤波器E0(z)和均不具有线性相位，多相结构的滤波器H0(z)卷积运算需要完成4次乘法运算，7次加法运算，多相滤波器E1(z)和均不具有线性相位，多相结构的滤波器H1(z)卷积运算需要完成10次乘法运算，11次加法运算；(10)式表明二输入二输出滤波器模块中：滤波器T0(z)和T0(z)均具有线性相位，滤波器H0(z)卷积运算需要完成3次乘法运算，6次加法运算，滤波器L1(z)和T1(z)均具有线性相位，滤波器H1(z)卷积运算需要完成5次乘法运算，10次加法运算。与多相结构的小波滤波器组相比，本例小波滤波器组的运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少七分之三，加法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少九分之一。与传统结构的小波滤波器组相比，本例小波滤波器组的乘法运算次数比传统结构小波滤波器组的多一次，但加法运算次数减少九分之一，且运算速率是传统结构小波滤波器组的两倍。由于L0(z)(z＝1)＝0和L1(z)(z＝1)＝0，故根据(1)式和(2)式可验证本例小波滤波器组在结构上固有一阶消失矩。
以上实施例结果表明：本发明小波滤波器组，运算速率与多相结构小波滤波器组的相同，但乘法运算次数比多相结构小波滤波器组的减少近一半，且在结构上固有一阶消失矩(vanishing moments)；现有偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相结构，可用简单通用的方法转换成本发明小波滤波器组的结构，从而既可高效实现，又可克服其多相滤波器一般不具有线性相位的缺点。因而在低功耗高实时性要求领域，具有很好的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其特征在于，所述具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组由分析滤波器组、抽取器、零值内插器和综合滤波器组组成；
所述分析滤波器组和综合滤波器组的多相结构由二输入二输出滤波器模块和特殊二输入二输出模块组成；
所述分析滤波器组二输入二输出滤波器模块由滤波器T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)构成；
结构具体为，第一输入端分别与滤波器T0(z)的输入端和滤波器L1(z)的输入端相连接，第二输入端分别与滤波器T1(z)的输入端和滤波器L0(z)的输入端相连接，第一输出端分别与滤波器T0(z)的输出端和滤波器L0(z)的输出端相连接，第二输出端分别与滤波器T1(z)的输出端和滤波器L1(z)的输出端相连接；
所述分析滤波器组特殊二输入二输出模块是：
T0(z)＝1、L0(z)＝1、L1(z)＝1和T1(z)＝-1时的一种特殊二输入二输出滤波器模块，其第一输出端连接于二输入二输出滤波器模块的第一输入端，其第二输出端连接于二输入二输出滤波器模块的第二输入端，其第一输入端连接于第一抽取器的输出端，其第二输入端连接于第二抽取器的输出端，小波滤波器组的输入端连接于第一抽取器的输入端，延迟单元z-1的输出端连接于第二抽取器的输入端，延迟单元z-1的输入端连接于小波滤波器组的输入端，从而构成由分析滤波器H0(z)和H1(z)组成的分析滤波器组的多相结构；
所述在综合滤波器组中，二输入二输出滤波器模块由滤波器T1(z)、-L1(z)、T0(z)和-L0(z)构成，其结构具体为，第一输入端分别与滤波器T1(z)的输入端和滤波器-L1(z)的输入端相连接，第二输入端分别与滤波器T0(z)的输入端和滤波器-L0(z)的输入端相连接，第一输出端分别与滤波器T1(z)的输出端和滤波器-L0(z)的输出端相连接，第二输出端分别与滤波器T0(z)的输出端和滤波器-L1(z)的输出端相连接；
特殊二输入二输出模块，其第一输入端连接于二输入二输出滤波器模块的第一输出端，其第二输入端连接于二输入二输出滤波器模块的第二输出端，其第一输出端连接于第一零值内插器的输入端，其第二输出端连接于第二零值内插器的输入端，小波滤波器组的输出端连接于第二零值内插器的输出端，延迟单元z-1的输入端连接于第一零值内插器的输出端，延迟单元z-1的输出端连接于小波滤波器组的输出端，从而构成由综合滤波器F0(z)和F1(z)组成的综合滤波器组的多相结构。
2.如权利要求1所述的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其特征在于，所述两通道线性相位小波滤波器组在结构上固有一阶消失矩。
3.如权利要求1所述的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其特征在于，所述二输入二输出滤波器模块中的滤波器与偶长度的两通道线性相位小波滤波器组的多相滤波器之间的关系具体为，其中T0(z)、L1(z)、T1(z)和L0(z)为上述二输入二输出滤波器模块中的滤波器，E0(z)和为H0(z)的多相滤波器，且E1(z)和为H1(z)的多相滤波器，且
4.如权利要求1所述的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其特征在于，所述二输入二输出滤波器模块的滤波器都具有线性相位，其对称性具体为，滤波器T0(z)和T1(z)均为偶对称，滤波器L0(z)和L1(z)均为奇对称。
5.如权利要求1所述的具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组，其特征在于，所述二输入二输出滤波器模块的滤波器
T0(z)、T1(z)、L0(z)和L1(z)之间的关系具体为T0(z)T1(z)-L0(z)L1(z)＝z-k/4，其中k＝(N0+N1)/4-1，N0和N1分别为分析滤波器H0(z)和H1(z)的长度。
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