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随着信号处理技术和网络技术的飞速发展,数字图像在人们生活中的应用越来越广泛。但是图像数据量的庞大,造成存储空间的浪费和传输带宽的大幅度占用。为了解决这个问题,人们对图像压缩技术的研究给予了特别关注。图像压缩技术是减小图像数据量,方便进行图像传输、存储和处理的有效手段,因此研究和实现快速、高质量的图像压缩技术对于人们生活具有重要的现实意义。
基于实际需要和压缩技术发展趋势,本文就图像压缩算法的速度和效果进行改进性研究,设计一个集图像采集、压缩、传输为一体的图像处理系统。
系统设计以DSP和CPLD为核心搭建系统处理平台,将DSP作为压缩处理器、CPLD作为图像采集控制器、CMOS视频A/D作为信源、FLASH和SRAM作为自举数据和图像数据存储器。在图像采集前端,利用DSP多通道缓冲串行口McBSP模拟12C总线对视频A/D进行初始化配置,将视频A/D输出的控制信号作为CPLD同步敏感触发信号,CPLD同步控制图像数据的奇偶分离存储,DSP数据、地址、控制总线的切换以及SRAM和FIrASH的读写控制;在图像压缩核心部分,就JPEG压缩过程中运算量最大的DCT变换进行算法结构的改进,提出一种能充分利用DSP改进哈佛结构和先进流水线技术,以及独立乘法累加单元的新计算方法,从减少系统开销的角度分析如何进行DSP汇编程序和流水线的优化,在数据头添加标记码构成通用JPEG格式文件;在图像传输模块,压缩数据通过异步串口传输到PC机,利用第三方程序解码显示。
CPLD逻辑控制图像采集全过程,通过裁减原始图像尺寸得到不同分辨率大小的图像,最大可以采集大小为720×625的图像。TMS320VC5416 DSP在160MHz频率下,一秒钟时间可对10帧左右640×480大小的图像进行压缩处理。
在MAX+plusII 10.2开发环境下利用VHDL语言编程实现基于CPLD的图像采集功能,在CCS 2.2开发平台下利用汇编和C语言混合编程实现基于DSP的图像压缩算法。
本文设计的系统硬件平台和改进图像压缩算法,可以满足较低速率条件下数字图像的压缩处理要求,在保证视觉图像效果的基础上,缩减压缩时间,大大降低数据容量。