基于DSP的視頻圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1 引言
圖像的數(shù)字化表示使得圖像信號(hào)可以高質(zhì)量傳輸，并便于圖像的檢索、分析、處理和存儲(chǔ)。但是數(shù)字圖像的表示需要大量的數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。即使采用多種方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，其數(shù)據(jù)量仍然巨大，對(duì)傳輸介質(zhì)、傳輸方法和存儲(chǔ)介質(zhì)的要求較高。因此，作為數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)圖像壓縮編碼技術(shù)的研究顯得尤為有意義。

在嵌入式微處理器中，DSP以其算法密集性著稱，特別適合復(fù)雜算法處理的應(yīng)用。而在數(shù)字視頻圖像處理系統(tǒng)中需要用到對(duì)圖像的實(shí)時(shí)分析、壓縮、解壓等大量的處理運(yùn)算，利用DSP作為其嵌入式平臺(tái)，可以發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)時(shí)滿足圖像處理需要。

2 靜止圖像的國(guó)際壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG

JPEG(Joint Photographic Experts Group)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在1991年提出，作為面向連續(xù)色調(diào)(包括灰色和彩色)靜止圖像的編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG算法定義了4種運(yùn)行模式：

①基于DCT順序型模式。按照從左到右、從上到下對(duì)圖像進(jìn)行掃描和編碼，稱為基本系統(tǒng)。
②基于DCT遞增模式。指對(duì)一幅圖像按照從粗到細(xì)進(jìn)行編碼，適合于傳輸時(shí)間長(zhǎng)、用戶喜歡圖像從粗糙到清晰的應(yīng)用場(chǎng)合。
③無失真編碼模式。可保證重建圖像與原始圖像完全相同。
④分層編碼。以各種分辨率對(duì)圖像進(jìn)行編碼，按照不同的應(yīng)用要求，可以獲得不同分辨率或不同質(zhì)量的圖像。本系統(tǒng)采用基本系統(tǒng)模式。圖1和圖2分別是JPEG的編碼和解碼方框圖。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的便攜式圖像壓縮板能直接掛在攝像頭的視頻輸出端，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)全電視信號(hào)進(jìn)行采集、變換和編碼，再以USB方式將處理后的圖像數(shù)據(jù)傳給微型計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)原理框圖如圖3所示，以TI公司的TMS320VC5402數(shù)字信號(hào)處理器為核心，包括視頻采集電路、擴(kuò)展存儲(chǔ)器、擴(kuò)展輸出端口、SAA7110控制電路、電平轉(zhuǎn)換電路以及USB電路等。

系統(tǒng)中TMS320VC5402為中央處理器：SRAM為DSP片外擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；EPROM為脫機(jī)工作時(shí)的程序存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的引導(dǎo)程序和其他應(yīng)用程序；幀存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)采集到的原始圖像以及算法處理的中間結(jié)果；攝像頭及圖像A／D部分負(fù)責(zé)拍攝環(huán)境圖像并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存入幀存儲(chǔ)器；地址譯碼、圖像采集系統(tǒng)控制電路產(chǎn)生本系統(tǒng)各部分的地址譯碼信號(hào)，使之映射到不同的地址區(qū)域，并控制圖像A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行圖像采集。