3DSPIHT硬件实现优化：位图映射与线性地址加快编码速度

摘要信息：“适于硬件实现的3DSPIHT算法优化设计”这篇文章主要探讨了一种针对三维离散小波变换（3D DWT）的编码算法——3DsPIHT（三维多分等级树）的优化，目的是提升编码速度并降低硬件实现的复杂度。作者通过分析3DSPIHT算法，提出了一系列改进措施，包括简化动态内存分配的链表结构，采用位图映射固定内存分配，减少了内存使用量；将三维地址转换为线性地址，以及在预处理阶段建立子代最大值映射表以减少零树判断的时间。实验结果显示，优化后的算法在压缩比小于26.7的情况下，运行速度提升了10倍以上，为后续的VLSI（超大规模集成电路）设计提供了坚实的基础。 本文由魏本杰、刘明业、张晓昆和周艺华合作完成，分别来自北京理工大学计算机科学技术学院和北京电子科技学院计算机系。研究重点在于3D图像压缩技术，特别是针对3DSPIHT编码算法的硬件实现优化。3DSPIHT是基于小波变换的图像压缩方法，它使用分层结构对数据进行编码，能有效处理高维数据。然而，原版3DSPIHT算法在硬件实现上存在挑战，如动态内存分配和复杂的链表操作，这些在硬件中不易实现且效率较低。 优化策略包括以下几点： 1. **位图映射内存管理**：为了减少内存使用和避免硬件难以实现的链表操作，研究者采用了位图映射的方式来固定内存分配。这种优化显著降低了内存需求，减少了86.6%的内存占用。 2. **三维地址到线性地址转换**：原3DSPIHT算法使用三维地址，这在硬件实现中可能效率低下。通过转换为线性地址，可以简化寻址过程，提高编码速度。 3. **预处理子代最大值映射表**：通过预先计算每个节点的子代最大值并建立映射表，可以减少在编码过程中进行零树判断的时间，进一步提升了算法的执行效率。 这些优化措施在实际测试中取得了显著的效果，尤其是在低压缩比下，优化后的3DSPIHT算法性能大幅提升，表明这种优化方案对硬件实现友好，适合集成到芯片设计中，为未来3D图像和视频处理的硬件加速提供了新的思路和技术支持。 关键词：3D离散小波变换，3D多分等级树，位图映射方式，线性地址，子代最大值。 中图分类号：TN911.73（信息技术、计算机科学），文献标识码：A，文章编号：1001-0645(2006)02-0125-05。