智能大厦视频图像数字压缩系统设计

指令字处理能力的CPU和8个功能单元，故而它可在个时钟周期内执行8条指令，芯片运算能力显著提高，再加之其良好的外部RAM接口和16bit的主机接口以及四通道的DMA功能，就使其成为高速运算的首选芯片[2][3]，该系统的硬件结构[1]如图1所示。本系统拟采用三片C6201，一片负责奇场图像的压缩和存储，一片负责偶场图像的压缩和存储，一片主C6201负责一帧压缩图像的存储、判断和通讯，其工作原理如下：

（1）待处理视频信号首先送入A/D处理模块。A/D模块由视频同步分离电路

、直流恢复电路、锁相环时钟电路和高速视频模拟/数字转换器组成。待处理视频信号经同步分离电路，分离出行场同步信号和奇偶场信号，将行场同步和奇偶现场信号送给CPLD作为时间基准信号。同时，待处理视频图像信号经直流恢复电路恢复它的直流分量，再经模数转换成数字信号。

（2）转换后的数字信号先由双口存储器缓存。CPLD通过逻辑综合，为双口RAM（DPRAM）产生写入地址和读写控制信号，使得A/D变换的数据按照要求存入以口RAM中。再由2片C6x(Odd-C6x和Even-C6x)分别读取，奇场信号由Odd-C6x读取、偶场信号由Even-C6x读取。双口RAM采用16行缓存，2片C6x（Odd-C6x和Even-C6x）每隔16行读取一次。当双口RAM存完16行后，CPLD给Odd-C6x或Even-C6x发出中断信号，则Odd-C6x或Even-C6x读取已存的16行数据。

    （3）当Odd-C6x或Even-C6x处理器收到CPLD发出的中断信号后，立即响应外部中断并给CPLD一个中断响应信号，CPLD通过逻辑运算将Odd-C6x或Even-C6x与DPRAM间的缓存器接通，由Odd-C6x或Even-C6x内部的DMA控制器以DMA方式将相应DPRAM内数据读入Odd-C6x或Enen-C6x并对图像数据进行压缩，将压缩后的结果存入SBSRAM，并将一些压缩参数传送给Main-C6x以便进一步分析与片。整个系统的硬件结构如图2所示。

    该硬件系统可以对高分辨率768×576的视频图像进行实时采集压缩，压缩卡最高数据处理速度是200Mbps。若多个摄像头同时进行数据采集压缩，可采用多路压缩单机并行阵列式结构。在图像压缩前，还可根据用户的要求，对目标进行粗检测识别，只对感兴趣区域进行压缩，或进行不等压缩比的压缩，不仅可提高压缩比，还能尽可能多地保留感兴趣区域的图像细节。

用TMS320C6201作为高速信号处理器，采用高效的小波算法对采集到的视频信号进行数字化压缩，取得了很好的效果。实验结果表明，它的压缩效果较之EZW算法有明显的改进，恢复图像的PSNR提高0.22～1.01dB，最大灰度误差平均小了2个灰阶，恢复结果更清楚，失真也更小，而且在大压缩比的情况下明显优于SPIHT（SPIHT压缩方法是EZW的改进，在压缩速度和图像恢复质量方面均有所提高，是至今为止恢复图像峰值信噪比最高的算法之一）。由此研制成的数字监控系统已成功用于某智能大厦。此数字监控系统具有操作简单、报警及时、回放快速、图像清晰、压缩比高等优点。同时系统具有独立性强、高度保密、压缩比高等优点。同时系统具有独立性强、高度保密、多路同时捕获、预览时每路均能达到25fps/s的高速度等特性。它提供全天的时间设置，60G的标准硬盘可存储一周的数据。该系统的研制成功为监控系统的数字化打下了坚实的基础。

《智能大厦视频图像数字压缩系统设计(第2页)》