利用TMS320C6201芯片进行图像压缩

    关键词：图像压缩 C6201 FDCT变换 霍夫曼编码

图像中含有丰富的信息，在现代科技中将图像作为一种探测手段，正受到越来越广泛的青睐。有很多探测设备，采用扫描成像仪器作为前端探测器。作为一种很常见的情况，成像仪器采集到的图像要通过无线信道进行发送。但是，图像数据通常都是海量数据，无线信道的传输带宽无法满足要求，必须对图像进行压缩处理，才能通过无线信道进行传输。
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    实现图像实时无线传输必须研制专门的图像压缩，该压缩器须满足如下要求：（１）图像实时压缩?鸦（２）能够较好地保存图像质量。笔者以ＴＩ公司的高速ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１为核心的数字信号处理板作为图像压缩器的硬件平台，通过自行开发的压缩程序，实现了图像的实时压缩。

１ 数字信号处理板的硬件功能框图

数字信号处理板的硬件功能框图如图１所示。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１是一种高性能的定点数字信号处理器。工作频率为２００ＭＨｚ时，每个指令周期为５ｎｓ，运算速度可达１６００ＭＩＰＳ；具有ＶＬＩＷ(甚长指令集)体系结构，每周期８个３２ｂｉｔ的指令并行执行；８个独立的功能单元，有两个１６ｂｉｔ乘法器和６个算术逻辑单元；采用加载存储体系结构，数据在多处理单元之间的传输依靠３２个３２ｂｉｔ的通用寄存器。Ｃ６０００的存储器寻址空间为３２ｂｉｔ,片内有１Ｍｂｉｔ的ＳＲＡＭ。片内ＲＡＭ被分为两块：一是内部程序／ｃａｃｈｅ存储器，二是内部数据存储器。３２ｂｉｔ外部存储器接口（ＥＭＩＦ）可与不同存储器接口，可方便地配置不同速度、不同容量、不同复杂程度的存储器。此外，Ｃ６０００还有两通道Ｂｏｏｔ－ｌｏａｄｉｎｇ ＤＭＡ处理器、１６ｂｉｔ的主机接口ＨＰＩ、两个多通道缓冲串口（ＭｃＢＳＰ），并且其片内锁相环（ＰＬＬ）时钟发生器，可以对输入时钟进行不同的倍频处理。这种芯片用来处理图像压缩这种运算密集型的工作是非常合适的。功能框图的其它部分不再做介绍。

图3 图像压缩器的工作过程方框图

２ 图像压缩算法

图像压缩中的图像有彩色和灰度之分。考虑到彩色图像和灰度图像的压缩类似，且大多数的扫描成象设备扫的是灰度图像，所以仅以灰度图像的压缩为例介绍ＤＳＰ上的图像压缩。图像压缩算法原理图如图２所示。

图中，首先将原始灰度图像分为８×８的图块，然后对每一图像块进行ＦＤＣＴ变换，再将变换得到的ＤＣＴ系数使用量化表进行量化。量化后可得到如下形式的数据：

(x)是不为零的数据）

x  x  x  x  0  0  0  0

x  x  x  0  0  0  0  0

x  x  0  0  0  0  0  0

x  0  0  0  0  0  0  0

0  0  0  0  0  0  0  0

0  0  0  0  0  0  0  0

0  0  0  0  0  0  0  0

0  0  0  0  0  0  0  0

该数据在存储器中