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随着信息技术的发展,靶场测量图像的空间分辨率、时间分辨率不断提高,它们包含的信息多、熵值大、传输数据率也较高,所以图像的存储和传输必须进行压缩处理。目前已经有许多种压缩标准,如JPEG,MPEG以及H.263等国际标准,但是压缩图像的质量、压缩比和编解码时间等方面还不能满足在具体应用领域的实际需要。并且,我国数据压缩领域的发展水平距世界先进水平还有一定的差距,所以研究一种针对大数据量图像的嵌入式压缩方案和实现方法,具有重要理论意义和实用价值。
通过综合分析已有的多种国内外压缩编码方法,本文以具体工程目标为背景,在总结了现有压缩系统方案的优缺点的基础上,搭建了以高端图像处理芯片DSPTMS320C6416为核心的嵌入式实时数字图像压缩系统硬件平台。针对靶场测量图像的高帧频特点,完成了一种基于DSP的感兴趣区域(ROI)自适应近无损压缩算法的实现。将连续的四帧分为一节,每节的第一帧进行基于帧内ROI的压缩,后三帧进行帧间差分和游程编码。该算法有利于DSP并行处理。根据DSP的内部结构和存储空间的特点,对算法中的图像数据分批读入和并行处理,系统适合高帧频图像实时压缩的应用。该系统能有效地划分ROI,且没有明显的ROI分割痕迹。实验结果表明,本系统适合于靶场测量图像的近无损压缩应用。
对实时数字图像的无损压缩方法进行了分析,采用三级5-3整数提升小波变换,小波变换的高频和低频系数分别采用不同的编码方法。通过进行基于DSP的压缩系统结构设计,提出了软、硬件并行的方法进行图像压缩。采用数据打包处理技术,进行小波提升算法的运算,以减少对内存的访问。通过软件流水技术来提高指令的执行速度,有效地提高了压缩系统的执行效率,同时对压缩系统的关键技术进行了研究。
采用DSP提供的DSP/BIOS嵌入式内核,DSP/BIOS能实时捕获DSP目标系统的各种信息,并将这些信息传送给PC机的分析工具,从而完成嵌入式系统的整体结构设计。非核心代码采用C语言编程,核心代码采用汇编语言编程。由数字信号处理器(DSP)完成实时数字图像的核心算法。本文使压缩系统结构紧凑、控制通路流畅、接口灵活,能满足具体应用的要求。
对TI高性能DSP TMS320C6414为核心处理器的实时数字图像压缩系统的高速电路设计,分析了多层高速印刷电路板设计中有关信号完整性、可靠性等问题。对压缩系统中频率较高的总线信号和时钟信号,运用hyperlynx软件,分析了信号的反射、振铃和串扰等问题。并对这些信号进行了仿真,给出了设计印刷电路的具体参数,有效地抑制了实时数字图像压缩系统中的电磁干扰。