基于DSP的视频图象压缩系统的研究
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摘要
目前国内的视频监控系统——包括传统的模拟视频监控系统和较为先进的
硬盘录象机系统，都要用同轴电缆将摄象机输出的视频信号送往录象机。当摄象
机与监控中心的距离较远或摄象机过多时，就需要铺设大量的同轴电缆，图象的
传输就成了监控系统实现的“瓶颈”，而信源压缩可克服此问题。
本文研究了对视频图像进行信源压缩的软、硬件实现方法。论文着重研究了
视频图像采集、高速DSP应用系统电路优化、大容量存储器扩展、图像数据的
RS-485总线传输、JPEG编码算法的DSP快速实现、视频监控系统的传输控制
协议等方面的问题。
我们以TI的TMS320C5402 DSP为处理器设计出便携式视频图像压缩卡。
该压缩卡是一个独立的视频图像压缩和传输设备，它能直接对黑白电视信号进行
数字化和压缩编码，并通过RS-485总线将压缩的图象数据发送到上位机，彻底
解决了视频监控中的传输“瓶颈”问题。
Today, the video supervise system in our country梚ncluding the traditional analog video supervise system and the more advanced video supervise system based on computer video recorder use the axis cable to transmit the video signal from video camera to video recorder. When the distance between video camera and video recorder is very longer or the number of video camera is big , we have to use a great deal of axis cable, then the image transmission become the bottle-neck of the video supervise system, but compressing the video image at the place of signal resource can solve this problem.
In this paper, we research the realization method of the video image compression and transmission system in software and hardware. We make a special effort to research these problems such as gathering the video image, optimizing the circut of the hi-speed DSP application system, expanding big capacity momory, transmiting image data by RS-485 bus, realizing the JPEG algorithms with DSP, transmission control protocol of the video supervise system and so on.
We have designed a kind of portable video image compressing card with TMS320C5402 DSP. The card is a independent instrument which can do white-black video image digitization, eompresing, coding and transmit the compressed image data to host computer by RS-485 bus, so the card can solve the bottle-neck problem of the video supervise system completely.
硬盘录象机系统，都要用同轴电缆将摄象机输出的视频信号送往录象机。当摄象
机与监控中心的距离较远或摄象机过多时，就需要铺设大量的同轴电缆，图象的
传输就成了监控系统实现的“瓶颈”，而信源压缩可克服此问题。
本文研究了对视频图像进行信源压缩的软、硬件实现方法。论文着重研究了
视频图像采集、高速DSP应用系统电路优化、大容量存储器扩展、图像数据的
RS-485总线传输、JPEG编码算法的DSP快速实现、视频监控系统的传输控制
协议等方面的问题。
我们以TI的TMS320C5402 DSP为处理器设计出便携式视频图像压缩卡。
该压缩卡是一个独立的视频图像压缩和传输设备，它能直接对黑白电视信号进行
数字化和压缩编码，并通过RS-485总线将压缩的图象数据发送到上位机，彻底
解决了视频监控中的传输“瓶颈”问题。
Today, the video supervise system in our country梚ncluding the traditional analog video supervise system and the more advanced video supervise system based on computer video recorder use the axis cable to transmit the video signal from video camera to video recorder. When the distance between video camera and video recorder is very longer or the number of video camera is big , we have to use a great deal of axis cable, then the image transmission become the bottle-neck of the video supervise system, but compressing the video image at the place of signal resource can solve this problem.
In this paper, we research the realization method of the video image compression and transmission system in software and hardware. We make a special effort to research these problems such as gathering the video image, optimizing the circut of the hi-speed DSP application system, expanding big capacity momory, transmiting image data by RS-485 bus, realizing the JPEG algorithms with DSP, transmission control protocol of the video supervise system and so on.
We have designed a kind of portable video image compressing card with TMS320C5402 DSP. The card is a independent instrument which can do white-black video image digitization, eompresing, coding and transmit the compressed image data to host computer by RS-485 bus, so the card can solve the bottle-neck problem of the video supervise system completely.
引文
1. International Standards Committee International Standard ISO/IEC DIS 10918-1: Digital Compression and Coding of Continous-tone Stillimages",American National Standard Institute,New York, 1992.
2. TI.《TMS320C54x DSP Reference Set》Volume 1: cpu and peripherals, 1999
3．蔡士杰、岳忠、刘小燕编译，张福炎审校．《连续色调静止图象的压缩与编码——JPEG》，南京：南京大学出版社，1995
4．余崇智、李存珠等编译，张福炎审校．《运动图象及其伴音的压缩与编码——MPEG1》，南京：南京大学出版社，1995
5．郝杰、吴元清、郑榕．《实用多媒体技术及其C语言实现》，北京：电子工业出版社，1995
6．沈兰荪．《图象编码与异步传输》，北京：人民邮电出版社，1998
7．李小红．《基于运动估计的序列图象编码研究》，合肥工业大学硕士论文，1999
8．戴酉．《基于小波域的运动图象压缩编码研究》，合肥工业大学硕士论文，1999
9．黄凤英．《DSP原理与应用》，南京：东南大学出版社，1997
10．Kenneth.R.Castleman著，朱志刚等译．《数字图象处理》，北京：电子工业出版社，1998
11．任丽香、马淑芬、李方惠编著，高梅国审校．《TMS320C6000系列DSPs的原理及应用》，北京：电子工业出版社，2000
12．戴明帧．《TMS320C54x数字信号处理器结构、原理及应用》，讲义，1999．7
13．荆仁杰、叶秀请、徐胜荣、陈存椿编．《计算机图象处理》，浙江：浙江大学出版社，1990
14．吴健康．《数字图像分析》，北京：人民邮电出版社，1989
15．张春田等．匹配视觉生理机制的方向分解图像编码．通信学报，1988，12(1)：61～68
16. Jacquin A E. Image coding based on a fractal theory of iterated contractive image transformations. IEEE Trans on Image Processing, 1992, 1(1):18～30
17．唐闻．移动通信和因特网的桥梁——蓝牙．现代通信，2001年第1期，7～8
18．钱志远．MPEG4为蓝牙增威．无线电与电视，2000年第2期，53～55
19．陈金岭．日渐流行的USB MODEM．现代通信，2001年第1期，33
20．陆廷金、李少如、刘亦军．新一代高速串行总线IEEE—1394及其在VXI总线中的应用．国外电子测量技术，2000年第4期，28～30
21．李大友主编，李大友、张秀琼、吴定荣编著．《微型计算机接口技术》，北京：清华大学出版社，1998
22．杨绍城、穆礼琮、陈伟兴、杨文英编．《电视机的原理电路及维修》，成都：成都电讯工程学院出版社，1988
23．周明天、汪文勇编著．《TCP／IP网络原理与技术》，北京：清华大学出版社，1993
24．《中国集成电路大全》编写委员会编．《中国集成电路大全微型计算机集成电路》，北京：国防工业出版社，1988
25. IUT-T Recommendation draft H.263 "Video Coding for Low-Bit-rate Communiation",May, 1996
26．齐美彬、杨艳芳．基于DSP的机床数控系统设计．组合机床与自动化加工技术，2001年第1期，36—38
27．郭文如．RS-485收发器及组网中的有关问题．电子技术应用，1998年第1期，65—67
28．余济临．用RS-485总线构成远程分布式数据采集与控制网络．电子技术，1999年第4期，8—11
29．黄天戍、何平、李德识等．以串行异步通信实现远距重载下高速可靠数据传输。电子技术应用，1999年第12期，54—56
30．吴滕奇．视频压缩技术新进展．电子技术应用，1998年第9期，4—7
31．夏勇、田捷、戴汝为．静止图象的小波压缩研究进展．模式识别与人工智能，1999年第12卷第1期，45—53
32．黎洪松．《数字图像压缩编码技术及其C语言程序范例》，北京：学苑出版社，1994年5月
33．刘宁、张利、吴国威．基于MPEG-I的远程多媒体监控系统，中国图象图形学报，1999年第4卷(A版)第6期，519—523
34．刘占平、董士海．MPEG-4标准及相关进展．中国图象图形学报，1999年第4卷(A版)第6期，515—518
35. ISO/IEC JTC/SC29/WG11 MPEG97/M2073 "MPEG-4 Video Verification Model Version 6.1", April,1997
36．吴红文、李久贤、夏良正．一种新二维离散余弦变换快速算法．东南大学学报，1996年26(2)，7～15
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