I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s     Vo l. 8 ,   No . 1 Ma r ch   201 9 ,   p p .   1 ~1 3   I SS N:  2 089 - 4 864 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r es . v 8 . i1 . pp 1 - 13     1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR E S /in d ex   FP G i m p le m en t a tion o new LM - SPIH c o lo red i m a g co m press io n w ith  reduce d co m plex ity a nd low  m e m o ry   require m e nt  c o mpa tible  for   5 G         Ya s m ine M .   T a bra ,   B a y a M a hd i Sa bb a r   De p a rtme n o f   In f o rm a ti o n   &   Co m m u n ica ti o n ,   In f o rm a ti o n   En g i n e e rin g   Co ll e g e ,   A l - Na h ra in   Un iv e rsity ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v 12,   2018   R ev i s ed   J an   3 0 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Feb   8 , 2 0 1 9       T h e   re v o lu ti o n   in   5 G   m o b il e   sy ste m re q u ire  c h a n g e to   h o w   im a g e   is   h a n d le d .   T h e se   c h a n g e a re   r e p re se n ted   b y   th e   re q u ired   p ro c e ss in g   ti m e ,   th e   a m o u n o f   sp a c e   f o u p lo a d in g   a n d   d o w n lo a d i n g .   In   th is  p a p e r,   a   d e v e lo p m e n o n   W T   ( W a v e let  T r a n sf o r m a lo n g   w it h   L M - S P IHT     (L istl e ss - M o d if ied   S e P a rti ti o n i n g   in   Hie ra rc h ica tree c o d in g   a n d   w it h   a d d it i o n a lev e o f   Ru n len g th   e n c o d i n g   f o i m a g e   c o m p re s sio n   h a b e e n   p ro p o se d .   T h e   n e w   im p le m e n tati o n   re d u c e th e   a m o u n o f   d a ta  n e e d e d   to   b e   sto re d   in   se v e ra sta g e s,  a lso   th e   a m o u n o f   ti m e   re q u ired   f o p ro c e ss in g .   T h e   c o m p re ss io n   h a b e e n   i m p le m e n ted   u sin g   V HD L   (V e r y   Hi g h   De sc rip ti v e   L a n g u a g e o n   n e tF P G A - 1G - C L M   Kin tex - 7   b o a rd .   T h e   n e w   im p le m e n tatio n   re su lt sh o w   a   re d u c ti o n   i n   t h e   c o m p lex it y   a s     p ro c e ss in g   ti m e .   K ey w o r d s :   5G   R u n le n g th   SP I HT   VHDL   W av elet  T r an s f o r m   Co p y rig h ©   2 0 1 9 I n stit u te o f   Ad v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yas m in M.   T ab r a ,   Dep ar t m en t o f   I n f o r m atio n   &   C o m m u n ica tio n ,   I n f o r m atio n   E n g i n ee r i n g   C o lleg e ,   Al - Na h r ai n   Un i v er s i t y ,   I r aq .     E - m a il:  y a s m i n etab r a@ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   W ith   t h f a s d ev elo p m en o f   m o b ile  s y s te m s ,   tech n iq u e s   n ee d   to   b ch an g ed   to   co p w it h   t h ese   d ev elo p m en t s a m o n g   t h e   m o d i f icatio n s   th at  n ee d   to   tak p lace   s u ch   as   i m ag co m p r es s io n .   I m ag e   co m p r ess io n   ca n   b ac h iev ed   b y   r e m o v in g   o n o r   m o r o f   t h t h r ee   b asic   d ata  r ed u n d a n cies   as   b r ief l y   o u tlin ed : [ 1 ]   a.   C o d in g   r ed u n d an c y i f   t h n u m b er   o f   b it s   p er   p ix el  th at  i s   r eq u ir ed   to   r ep r esen th i m a g e   is   h i g h er   t h an   i s   n ec es s ar y .     b.   I n ter   p ix el  r ed u n d an c y T h co r r elatio n s   a m o n g   i m a g p ix els,  w h ic h   r esu lt  f r o m   th s tr u ct u r al  o r   g eo m etr ical  r elatio n s h ip s   b et wee n   th o b j ec ts   in   t h i m a g le ad   to   in ter   p ix el  r ed u n d an c y .   c.   P s y c h o   v i s u al  r ed u n d an c y T h less   i m p o r ta n in f o r m atio n   is   co n s id er ed   to   b e   r ed u n d an s in ce   it  i s   ig n o r ed   b y   t h h u m a n   v is io n   s y s te m   a n d   h en ce   o m itted .     Ma n y   r esear c h er s   i m p le m e n ted   J P E G2 0 0 0 ,   b u th p r o b le m   w a s   al w a y s   th h i g h   d ec o d in g   co m p le x it y   an d   t h a m o u n t o f   m e m o r y   r eq u ir ed   to   s to r d ata .   J P E 2 0 0 0   im a g co m p r es s io n   is   b ased   o n   Di s cr ete  W av ele T r an s f o r m   ( D W T )   w h ich   is   co n s id er ed   L o s s y   co m p r es s io n   m e th o d .   T h o b jectiv o f   DW T   co d in g   is   to   d i v id t h s p ec tr u m   o f   o n e   i m ag in to   th e   L o w - p as s   an d   th Hi g h - p as s   co m p o n e n t s .   J P E 2 0 0 0   is   2 - d i m en s io n   DW T   b ased   I m ag C o m p r ess io n   s ta n d ar d   [ 2 ]   A   co d in g   alg o r it h m   d ev elo p ed   f o r   DW T   tr an s f o r m ed   i m ag es  is   th Set  P ar titi o n in g   i n   H ier ar ch ical   T r ee s   A lg o r ith m   ( S P I HT ) .   T h S P I HT  alg o r ith m   ca n   b ap p lied   to   g r ey - s ca le  a n d   co lo r e d   im a g es.  I en s u r e s   th at  i m p o r tan in f o r m atio n   is   r esto r ed   f ir s to   m ak it  an   ef f ec tiv u s i n   n et w o r k s [ 3 ] . SP I HT   alg o r ith m   is   ap p lied   o n   th w av e let  tr an s f o r m ed   i m a g to   r ed u ce   th e   c o r r elatio n   b et w ee n   n e ig h b o r in g   p i x els   esp ec iall y   w h e n   o r ig in a l i m a g is   co n ce n tr ated   in   th lo w est  f r eq u e n c y   b an d   o f   th tr an s f o r m ed   i m a g e   [ 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
2               I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch     2 0 1 9   : 1     13   I n   th i s   p ap er   m o d if ied   v er s i o n   o f   SP I HT   is   b ased   o n   r e d u ctio n   o f   th r ee   p r o ce s s in g   lis ts   in   s o r tin g   p ass   in to   s i n g le  p r o ce s s in g   lis in clu d i n g   r ef i n e m e n p ass e s .   A ls o   to   i m p r o v co m p r ess io n   p er f o r m an ce   a n d   f u r t h er   r ed u ct io n   i n   m e m o r y   r eq u ir e m en t,  L is tles s   SP I HT   h as   b ee n   p r o p o s ed .   I n   L - SP I HT ,   co ef f icien ts   ar e   ex tr ac ted   f r o m   t h e   w h o le   w a v elet - tr an s f o r m ed   i m a g an d   en co d ed   s ep ar atel y   to   r ed u ce   th e   m e m o r y   r eq u ir e m en w it h o u t t h n ee d   t o   s to r lis ts .     An o th er   m o d if ica tio n   to   SP I HT   w a s   i n tr o d u ce d   is   t h u s o f   t h r ee   tr ee s   i n s tead   o f   co n tin u o u s   s ca n n i n g .   T h is   w ill  h e lp   r ed u ce   th p r o ce s s in g   ti m b y   p er f o r m i n g   p ar allel  p r o ce s s in g   to   th th r ee   tr ee s .   As  f in al  co m p r ess io n   s tep ,   R u n le n g th   E n co d in g   is   v e r y   s i m p le  f o r m   o f   lo s s les s   d ata  co m p r ess io n   b y   s to r in g   s in g l d ata  v al u a n d   its   r ep etitio n   co u n t.  T h is   i s   m o s t   u s ef u o n   d ata  co n ta in i n g   m a n y   s u c h   r u n s   s u c h   as ico n s ,   lin d r a w i n g s ,   an d   an i m atio n s   [ 4 ] .   Fro m   th p ar a m eter s   t h at  n ee d   to   b ca lcu lated   to   test   th e   q u alit y   o f   t h r ec o n s tr u cted   i m a g ar e   Me an   Sq u ar E r r o r   ( MSE )   an d   p ea k   s ig n al  to   n o i s r atio   ( PS NR )   r atio .   L et s   ass u m t h at   th o r ig i n al  i m a g e   is   A‟   a n d   th r ec o n s tr u cted   i m ag i s   B .                                                              ( 1 )                          [           ]   ( 2 )     T h o r ig in al  an d   th r ec o n s tr u cted   i m a g es  ar co n s id er ed   in d is ti n g u is h ab le  b y   h u m a n   ey es  i f   th e   P SNR   v al u is   4 0   d B   o r   g r e ater   [ 5 ] A n o th er   p er f o r m a n c f ac to r   is   th co m p r es s io n   r atio   o f   th i m ag i s   g iv e n   b y                                                                                                                         ( 3 )     Yash a s w i n P   R 1 ,   a n d   Mr .   R av Kir a n   [ 5 ]   u s ed   m o d i f ie d   SP I H T   th at  u tili ze s   o n l y   s in g le  l is t   in s tead   o f   t h r ee   li s ts .   T h o m a s   W .   Fr y ,   a n d   Sco tt   Hau c k   [ 6 ]   u s ed   m o d i f icatio n   to   t h o r ig i n al  SP I HT   alg o r ith m   to   r ed u ce   th co m p u tatio n .       2.   T H E   P RO P O SE M E T H O D   2 . 1 .   Dis cr et Wa v elet   T ra ns f o r m     T h DW T   h as  b ec o m s o   p o p u lar   th at  it  p r o v id es  an   ef f icie n m et h o d   f o r   s u b   b an d   d ec o m p o s itio n   o f   s ig n al s .   T h p r o ce s s   s tar ts   b y   p ass i n g   s i g n al  t h r o u g h   f ilter s   w it h   d i f f er e n c u t - o f f   f r eq u en cie s   [ 7 ] .   T h ese  f il ter s   ar t h lo w   p as s   a n d   h ig h - p ass   d ec o m p o s itio n   f ilter s   to   g en er ate   f o u r   lo w er   r e s o lu tio n   co m p o n e n t s o n lo w - lo w   ( L L 1 )   s u b - i m ag e,   w h ic h   is   t h e   ap p r o x im at io n   o f   t h o r ig i n al  i m a g an d   t h r ee   d etailed   s u b - i m a g es,  w h ic h   r e p r esen t h h o r izo n tal   ( L H1 ) ,   v er tical  ( H L 1 )   an d   d iag o n a d ir ec ti o n s   ( HH1 )   o f   th o r ig i n al  i m ag e   [ 8 , 9 ] .   Firstl y ,   t h r o w s   o f   th e   ar r a y   ar p ass ed   to   th e   f ilter s   to   d iv id t h ar r a y   i n to   t w o   v er ti ca h al v es ,     w it h   th e   f ir s t   h a lf   r ep r esen t s   th e   av er a g co e f f icien ts ,   w h ile  t h s ec o n d   v er tical  h al f   r ep r esen ts   th e   d etail   co ef f icie n t s .   Seco n d l y ,   t h p r o ce s s   is   r ep ea ted   ag ai n   w it h   th e   co lu m n s ,   r es u lti n g   in   f o u r   s u b - b an d s   [ 10 ].   Fig u r 1   s h o w s   t h o u tp u o f   t h t w o - d i m e n s io n al  w av e let  tr an s f o r m   f o r   t w o   d ec o m p o s itio n   s tep s   i n   co n ce p tu al  w a y .   L   d e n o tes a   lo w - p as s   an d   h ig h - p ass   b an d .   T h f ir s t   letter   s tan d s   f o r   th tr a n s f o r m i n g   o f   th r o w s   w h ile  th s ec o n d   o n e   r elate s   to   th co lu m n s   an d   t h e   n u m b er   to   th d ec o m p o s itio n   s tep   [1 1 ] .               ( a )   ( b )   Fig u r 1 .   2 - Di m e n s io n al  DW T         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       F P GA   imp leme n ta tio n   o n ew LM - S P I HT c o lo r ed   ima g co mp r ess io n   w ith   r ed u ce d   ( Ya s min M . )   3   2 . 2 Set   P a rt it io nin g   in H iera rc hica T re es Alg o rit h m   ( SP I H T )   E m b ed d ed   co d in g   is   b ased   o n   th r e s h o ld   w h er v al u es  g r e ater   o r   eq u al  to   th th r es h o ld   ar ca lled   s ig n i f ica n t.  W h ile  v alu e s   les s   t h an   t h r es h o ld   k n o w n   as i n s ig n if ica n t a s   i n   ( 4 )                 {                                                                                                                   ( 4)     T h is   in d icate s   t h at  i f   th e   co ef f icien w it h   m a x i m u m   m a g n i tu d i n   a   s et   is   s i g n i f ica n t,     th en   t h s ig n i f ica n t te s t r es u lt  is   1   [1 1 ] .   T h v alu o f   n   ca n   b o b tain ed   b y   u s i n g   ( 5 )         [              { |         | } ]   ( 5 )     T h en co d er   a n d   th d ec o d er   p er f o r m   t h s a m e   s t ep s   an d   w h en   t h d ec o d er   r ec eiv es     th co m p ar i s o n s   r esu lts   w it h   th r es h o ld   f r o m   t h e n co d er ,   it  ca n   r ec o v er   t h o r d er in g   in f o r m atio n   f r o m     th e   e x ec u tio n   p ath .   [ 1 2 ] Fo r   g i v en   b it  r ate,   t h lo w er   b it s   is   u s ed   to   r ep r esen s ig n i f ic an v alu e s ,   g i v e s   lo w er   o u tp u t b it r ate  [1 3 ] .   T h W av elet -   co ef f icie n ts   ca n   b class i f ied   i n to   t h r ee   s ets  wh er ea ch   s et   co n tai n s   th e   r ep r esen tat iv e   o f   w h o le  s u b tr ee .   T h ese  tr ee s   ar L i s o f   Si g n i f ica n Set  ( L I S),   L is t   o f   Sig n i f ica n P ix el s   ( L SP ) ,   an d   L is t   o f   I n s i g n if ica n t P ix el s   ( L I P )   [1 2 ]   a.   L I in c lu d es  t h lo ca tio n   o f   th co ef f icien t s   th a co n s id er ed   in s i g n if ica n w it h   r esp ec to     s elec ted   th r es h o ld .   b.   L SP   in cl u d th p i x els t h at  ar e   s ig n i f ican w it h   r esp ec t to   s el ec ted   th r esh o ld .   c.   L I P   in clu d e s   th p i x els t h at  ar co n s id er ed   in s i g n if ica n w i t h   r esp ec t to   th s elec ted   t h r es h o ld .   E v er y   p a s s   i s   d iv id ed   in to   t w o   p ar ts : [ 14 ]   So rt ing   pa s s i n   t h is   p as s   ev er y   v al u th a co n s id er ed   in s i g n i f ica n i n   p r ev io u s   p ass   a n d   its   s ig n i f ica n t in   t h i s   p ass   ar en c o d ed .     Ref ine m ent   pa s s es t h n th   M SB   o f   all  th s i g n i f ican t v al u e s   ar o u tp u t.   P ass es  w ill co n t in u u n ti l ta r g et  d ata  r ate  is   r ea ch ed   o r   n =0 .     2 . 3 .   Runl eng t h E nco din g   R u n le n g th   co d in g   i s   co n s id er e d   as  o n f o r m   o f   lo s s le s s   c o m p r es s io n .   I r ep r esen t s   a   r u n   o f   s a m e   n u m b er s   b y   t w o   v alu e s ,   th n u m b er   f o llo w ed   b y   t h i t s   r u n   co u n t s   [ 4 ] .   R u n le n g th   E n co d in g   p r o v id es  lar g co m p r ess io n   o f   d ata,   w h e n   th d ata  co n ta in s   lar g n u m b er   o f   r u n s .   On d r a w b ac k   is   t h at  i n   s o m t i m e s   w h e n   t h d ata  co n tain   s m al n u m b er   o f   r u n s ,   it  p r o v id es  n o   co m p r es s io n .   T h w o r s ca s e   if   t h er ar n o   r u n s   th is   w i ll  lead   to   in cr ea s th s eq u e n ce   s ize  i n s tead   o f   r ed u cin g   it   [1 5 ] .       3.   T H E   P RO P O SE M E T H O D   T h e   p r o p o s ed   m o d el  is   d ep icted   in   F ig u r 2 .   A f ir s t,  t h in p u R GB   i m a g w it h   s ize  QC I ( 1 7 6 x 1 4 4 )   is   co n v er ted   to   b in ar y   f ile  u s i n g   M A T L A B   p r o g r am   to   b u s ed   as th i n p u t to   th VHD L   p r o g r a m .           Fig u r 2 .   T h p r o p o s ed   m o d el       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
4               I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch     2 0 1 9   : 1     13   T h w a v elet  f ilter   is   ca r r ied   o u f o r   th r ed ,   g r ee n ,   an d   b lu i m a g la y er s   i n   p ar allel.   E ac h   8 x 8   b lo ck   ar p r o ce s s ed   in d iv id u all y   to   r ed u ce   p r o ce s s in g   ti m e.   Hen ce   o n l y   6 4   p ix els  ( 8 x 6 4   b its )   n ee d ed   to   b e   s to r ed   in   b u f f er   b ef o r it  is   p ass ed   to   th n ex s tag e.   An d   f u r th er   r ed u ctio n   is   m ad b y   p as s i n g   o n l y   d etails  s u b s et  ( L L )   o f   t h o u tp u o f   w a v elet  f il te r   to   th SP I HT   en co d er .   T h is   is   ap p r o x i m atel y   q u ar ter   o f   th o r ig in al   i m ag e   ( 7 6 x 8 8 )   p ix el.   A   L M - SP I HT   is   p r o p o s ed   w er th r ee   tr ee s   ar u s ed   in s tead   o f   o n tr ee .   E ac h   8 x 8   b lo ck   o f   th d etail  s u b s et  is   d iv id ed   in to   th r ee   tr ee s   an d   w it h o u th n ee d   to   s to r lis ts   o f   s i g n if ican t   an d   in s ig n i f ica n t.     T h 8 x 8   b lo ck   o f   im a g w it h   t h r ee   tr ee s   zig za g   s ca n n ed   i s   s h o w n   in   F ig u r 3 .       0   1   2   3.1 1   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47                   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63     Fig u r 3 T h r ee   tr ee s   in   8 x 8   b l o ck   w ith   zi g za g   s ca n       T h zig za g   s ca n n in g   o r d er   is   p er f o r m ed   o n   ea c h   tr ee   th e n   ea ch   v al u is   co m p ar ed   to   th r es h o ld   in   p ar allel.   T h p ar alleliza tio n   o f   th co m p u tatio n   p r o ce s s   o f   ea ch   tr ee   r ed u ce s   th e   co m p u tatio n   ti m e.     T h n u m b er   o f   le v els   w h er e   tr ee s   ar co m p ar ed   to   th r es h o ld   d ep en d s   o n   t h r eq u ir e d   o u tp u d ata   r ate.     T h less   n u m b er   o f   lev el s   i s   th les s   d ata  r ate.   P a r allel  p r o ce s s in g   h a s   b ee n   ad o p ted   in   i m p le m e n ti n g     th SP I HT   co d in g ,   w h er ea ch   tr ee   i s   p r o ce s s ed   i n d iv id u all y .   F ig u r 4   s h o w s   f lo w c h ar o f   L M - SP I H T     p ar allel  p r o ce s s in g .   T h o u tp u o f   SP I HT   in   p r ev io u s   s tep   is   en co d ed   u s in g   r u n le n g th   e n c o d in g .   R u n len g t h   is   u s e f u w h e n   ap p lied   o n   t h S P I H T   o u tp u b it s tr ea m .   Si n ce   th SP I HT   o u tp u ar r ep r ese n ted   b y   t h r ee   v a lu e s   o n l y   ( 1 s ig n i f ica n li s t,  1 0 s i g n i f ica n p i x el,   a n d   0 in s i g n i f ican p i x el)   t h is   m a k es  t h o u t p u co n tai n s   lo n g   s u cc e s s i v r u n s   o f   1 0   o r   0 .   Flo w c h ar t o f   R u n le n g t h   e n co d in g   is   as in   Fig u r 5 .   T h is   s tep   r ed u ce s   th n u m b e r   o f   r eq u ir ed   b its   to   b tr an s m itted   to   th r ec ei v er .   Hen ce   r ed u cin g     th d ata  r ate  o f   th o v er all  s y s t e m   to   m a k es it  m o r co m p atib le  to   w o r k   i n   th 5 m o b ile  n e t w o r k s .   T ab le  1   s h o w s   t h L M - SP I HT   alg o r ith m   s tep   b y   s tep .   T h o u tp u o f   SP I HT   in   p r ev io u s   s t ep   is   en co d ed   u s i n g   r u n le n g th   e n co d in g .   R u n le n g t h   is   u s e f u w h e n   ap p lied   o n   th SP I HT   o u tp u b its tr ea m .   Sin ce   t h SP I HT   o u tp u t a r e   r ep r esen ted   b y   t h r ee   v al u es   o n l y   ( 1 s i g n if ica n t   li s t,  1 0 : si g n i f ican t p i x el,   a n d   0 :   in s i g n i f ica n t   p ix el)   th is   m ak e s   t h o u tp u t   co n tai n s   lo n g   s u cc es s i v r u n s   o f   1 0   o r   0 .   Flo w c h ar o f   R u n le n g th   e n co d in g   i s   a s   i n   Fig u r 5 .   T h is   s tep   r ed u ce s   t h n u m b er   o f   r eq u ir ed   b its   to   b tr an s m itted   to   t h r ec eiv er .   Hen ce   r ed u ci n g     th d ata  r ate  o f   th o v er all  s y s t e m   to   m a k es it  m o r co m p atib le  to   w o r k   i n   th 5 m o b ile  n e t w o r k s .   T ab le  1   s h o w s   t h L M - SP I HT   alg o r ith m   s tep   b y   s tep .       S ub - s e t   ( S 2)   S ub   s e t   ( S 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       F P GA   imp leme n ta tio n   o n ew LM - S P I HT c o lo r ed   ima g co mp r ess io n   w ith   r ed u ce d   ( Ya s min M . )   5       Fig u r 4 LM - SP I HT   f lo w ch ar t           Fig u r 5 R u n le n g t h   en co d i n g   f lo w ch ar t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
6               I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch     2 0 1 9   : 1     13   T ab le  1 . LM - SP I HT   Step   b y   St ep   P r o ce s s   st e p   1   C o n v e rt   i n p u t   i m a g e   i n t o   p i x e l   v a l u e s   u si n g   M ATL AB   st e p   2   S t o re   p i x e l i n   t e x t   f i l e .   st e p   3   D i v i d e   i m a g e   i n t o   8 x 8   b l o c k s .   st e p   4   Pe rf o rm   w a v e l e t   t r a n sf o rm   o n   e a c h   b l o c k .   st e p   5   I f   L L   q u a r t e r   o f   w a v e l e t   o u t p u t   t h e n   st e p   6        C o m p u t e   t h r e sh o l d   st e p   7        D i v i d e   b l o c k   i n t o   t h re e   t r e e s   st e p   8        I f   a t   l e a st   o n e   v a l u e   i n   s u b se t   ( S 1 ) > = t h r e sh o l d   t h e n   st e p   9                 I f   v a l u e   i n   S 1   > = t h r e sh o l d         t h e n         o u t = 1 0   st e p   1 0                 I f   v a l u e   i n   S 1   <   t h res h o l d             t h e n         o u t = 0   st e p   1 1       E l se   st e p   1 2               S k i p   su b se t   ( S 1 )   st e p   1 3               I f   a t   l e a st   o n e   v a l u e   i n   s u b s e t   ( S 2 ) > = t h r e sh o l d   t h e n   st e p   1 4                    I f   v a l u e   i n   S 2   > = t h r e sh o l d         t h e n         o u t = 1 0   st e p   1 5                       I f   v a l u e   i n   S 2   <   t h res h o l d           t h e n         o u t = 0   st e p   1 6             El s e   st e p   1 7               S k i p   su b se t   ( S 2 )   st e p   1 8      C o m p u t e   r e f i n e m e n t   f o r s i g n i f i c a n t   v a l u e s   st e p   1 9     G o   t o   st e p   8   u s i n g   t h res h o l d = t h res h o l d / 2   s tep   2 0     i f   n = 0   o e x c e e d   d a t a   r a t e   t h e n   ru n l e n g t h   e n c o d i n g   f o o u t   c o d e       4.   H ARDWA R E   I M P L E M E NT AT I O N   T h s y s te m   w a s   i m p le m e n ted   u s i n g   n et FP GA - C M L - I Ki n tex - 7   b o ar d   in   th s tan d   alo n f o r m   o f   co n n ec tio n   as  s h o w n   in   F ig u r 6 .   Xilin x   I SE  De s i g n   Su i te  1 4 . 7   is   u s ed   to   w r ite  t h VHD L   co d w h ic h   h a s   to   b th en   co m p iled   w it h   ze r o   er r o r s .   A   test   b en c h   co d is   w r itt en   in   V HD L .           Fig u r 6 N etFP GA   b o ar d   in   s tan d alo n m o d o f   co n n ec tio n       T h i m p le m e n tat io n   s tar ts   b y   w a v elet   tr an s f o r m i n g   th e   in p u i m a g e.   T h i m ag e   is   u p lo a d ed   f r o m     th te x f ile  i n to   R O co m p o n en o th er w i s it  w i ll  c o n s u m lo t,  if   n o all  o f   th FP G A   d ev ice.     Fo r   s i m p licit y ,   th R OM   co u ld   b p r elo a d ed   f r o m   f il o n   d is k   co n tai n in g   t h o r ig in a in p u i m a g e.     I n   th h ar d w ar s y n th e s is   p ar t,   th R T L   v ie w   o f   t h w av ele t t o p   lev e l d esig n   is   d ep icted   in   Fig u r 7 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       F P GA   imp leme n ta tio n   o n ew LM - S P I HT c o lo r ed   ima g co mp r ess io n   w ith   r ed u ce d   ( Ya s min M . )   7       Fig u r 7 R T L   v ie w   o f   t h w a v elet  to p   m o d el       T o   im p le m en t   o n e   lev e 2 D - D W T ,   th i n p u t   b its   ar p ass ed   to   s h i f t   r eg i s ter s   w it h   2 - b its   t o   p er f o r m   FIFO  o p er atio n .   T h o u tp u b its   ar t h en   p ass ed   t o   th e   l o w   p as s   f ilter   a n d   h i g h   p ass   f il ter   i n   p ar allel.   T h o p er atio n   co n tin u e s   u n til  all  r o w s   in   t h i m a g co m p leti o n .   T h en   th o u tp u o f   ea ch   f i l ter   is   ag ain   p ass ed   to   2 - b it  s h i f r eg is ter   to   p er f o r m   t h FIF o p er atio n .   A ls o   t h s a m e   o p er atio n   i s   d o n e   f o r   b its   i n   ea c h   co lu m n .   T h R eg is ter   T r an s f er   L o g ic  v ie w   o f   t h w av e let  cir cu it  i s   s h o w n   i n   Fi g u r 8 .   Nex s te p   is   i m p le m e n ti n g     th lo w   a n d   h ig h   p ass   f i lter s .   T h lo w - p ass   f ilter   ca n   b i m p le m e n ted   as  an   av er ag b et w e en   th cu r r en v al u e   o f   s ig n al,   an d   t h p r ev io u s   v alu as ( 6 )   :                                       ( 6 )           Fig u r 8 R T L   v ie w   o f   t h w a v elet  f ilter s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
8               I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch     2 0 1 9   : 1     13   I n tu i tiv e l y ,   th h i g h - p ass   f ilte r   is   ca lcu lated   b y   d eter m i n i n g   th d is ta n ce   b et w ee n   th a v er ag an d   o n o f   t h s i g n al  v alu e s   ( o r ,   in   o th er   w o r d s ,   th e   d if f e r en ce   b et w ee n   t h cu r r en an d   t h p r ev io u s   s i g n al  v a lu e ,   d iv id ed   b y   2 ) :as ( 7 ) :                                       ( 7 )     T h d ata  ca n n o b d ir ec tly   s to r ed   to   th o u tp u R A M,   b ec au s t h co m p r ess io n   y et  n e ed s   to   b p er f o r m ed .   Fo r   th i s   p u r p o s e,   a   m e m o r y   co n tr o ller   d ev ice   is   c r ea ted   w h ic h   ta k es  th e   d ec o m p o s itio n   v alu e s   a n d   co n tr o ls   t h ad d r ess   a n d   d ata  b u s es   o f   th e   o u tp u R A to   s t o r th co r r ec t v a lu e s . T h is   o p er atio n   is   p er f o r m e d   f o r   th e   r ed ,   g r ee n ,   a n d   b lu e   la y er s   o f   t h i m a g i n   p ar allel.   Fig u r 9   d ep icts   t h s i m u latio n   r es u lt s   o f   w av e let   tr an s f o r m . A   s a m p le  o f   t h SP I HT   en co d er   co d w r itte n   in   X i lin x   I SE  is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 0 .           Fig u r 9 Si m u latio n   r esu l ts   o f   w a v elet  tr an s f o r m           Fig u r 10 Sa m p le  co d o f   SP I HT   en co d er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       F P GA   imp leme n ta tio n   o n ew LM - S P I HT c o lo r ed   ima g co mp r ess io n   w ith   r ed u ce d   ( Ya s min M . )   9   T h o u tp u o f   w a v elet  tr a n s f o r m   is   n ex SP I HT   en co d ed   ( n o te  o n l y   L L   is   b ei n g   e n co d ed ) .   T h e   R T L   co n f i g u r atio n   is   i n   Fi g u r 1 1 .   T h s a m o p er atio n   is   d o n f o r   r ed ,   g r ee n ,   an d   b lu in   p ar allel.   T h s im u latio n   r esu lt s   o f   SP I HT   en co d in g   s h o w n   in   F ig u r 1 2 .   A   s a m p le  o f   th SP I HT   d ec o d er   c o d i n   I SE  is   s h o w n   i n   Fig u r 1 3 .   T h VHDL   co d is   d o w n lo ad ed   to   n et FP GA  d ev ice  u s in g   J T A co n n ec to r   an d   b y   u s i n g   t h SV F   ( Ser ial  Vec to r   Fo r m a t)   m o d e,   m u ltip le  co d p r o g r am s   ar s i m u ltan eo u s l y   d o w n lo ad ed   in   t h s eq u e n ce   s h o wn   in   Fi g u r 1 4 .               ( a)   T o p   v ie w   ( b )   ex ten d ed   v ie w   Fig u r 11 R T L   v ie w   o f   t h S P I H T   en co d er           Fig u r 12 Si m u latio n   r es u lt o f   SP I HT   en co d er           Fig u r 13 Sa m p le  co d o f   SP I HT   en co d er   10  fo r   s i gn i fi c a nt   fo r   i n s i gn i fi c an t   Co de   fo r   t r e e s   w i t h   l e v e l s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
10               I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch     2 0 1 9   : 1     13       Fig u r 14 Xilin x   i MP AC T   s o f t w ar e       5.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O   T h in p u i m a g f o r   DW T ,   L M - SP I HT   an d   th r esto r e d   im a g f r o m   DW T   an d   L M - SP I HT   f o r   C o m p r ess io n   ar p r ese n ted   i n   M A T L A B   s o f t w ar e.   Fi g u r 1 5   s h o w s   t h e n co d in g   a n d   d ec o d in g   o u tp u f o r   w a v elet  tr a n s f o r m   w it h   L M - S P I H T .   As  it  is   n o ticed   th d if f er e n ce   b et w ee n   o r ig in a an d   r ec o n s tr u cted   i m a g is   u n d etec tab le  b y   h u m a n   e y e s .   T h d if f er en ce   is   o n l y   n o t icea b le  th r o u g h   ca lcu la tio n   o r   g r ap h ical  r ep r esen tatio n . Si n ce   th P SNR   P er f o r m a n ce   f o r   th L en i m a g u s in g   W av elet  tr an s f o r m   an d   L M - SP I HT   tech n iq u is   5 1 . 4   d B   an d   MSE   is   4 6 . 5 6   d B   w h ic h   is   g r ea ter   th a n   4 0   d B ,   th en   th t w o   i m a g es   ar v ir tu all y   i n d is ti n g u is h ab le.   T h co m p r ess io n   r atio   in   L e n i m ag i s   4 0 % sh o w s   t h at  t h i m ag h as b ee n   c o m p r es s ed .   As s h o w n   i n   T ab l 2 .                       Or ig i n al  i m ag e   DW T   ( L L )   I DW T   ( L L )   R esto r ed   i m a g e   ( a) Gr ay   i m a g o f   L en a     Fig u r 1 5 Ou tp u t r es u lts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.