一种多功能图像编解码系统设计

据与其他系统的 遥测数据进行组帧， 再经过交织、 编码和加 Ｓ Ｒ
扰等处理后输 出． 也可以通过网络接口送给 Ｐ Ｃ机进 行录像 。 控制命令可以由异步 串口输人 ， 也可 以由网口接收 。异步 串 口在 Ｆ Ａ内部实现 。如果命令是从异步串 口接收 ， 咒 则由 Ｆ－ Ｐ Ｃ Ａ转发给 Ｄ 。如果是从 网 口接 收 则 由 】 Ｐ转发 给 Ｆ Ａ Ｐ Ｓ ） Ｓ 凡 。 因为 Ｆ （ ｐ； Ａ和 ＤＰ都要对控制命 令作 出响应 。 Ｓ
摘 要 ＪＥ２ｘ算法 Ｐ １Ｏ〕 在静止图 ３ 像压缩中 优良的 具有 性能，Ｐ以 和Ｈ２ 算法则 ＭＥ ． ４ ６ 在运动图像压缩中 具有优良 的性能。但是 在某些特殊情 况下ＪＥ 幻算法 Ｐ 咫川 用在运动图 像编码中 也有一定的 优势。介绍了 一种通用的多功能图像编解码系统的设计， 该系
统既可用作编码 板， 又可用作解码板， 而且 兼容 Ｊ ｃ仪旧、 Ｅ 和 Ｈ ２ 算 法。另 外， 此Ｚ ＭＰ以 ４ ６ 由于所有器件均为工 业级， 使得本系统 用 途非常广泛。 关键词 Ｐ Ｇ 又 ＪＥ 以 」 Ｍ Ｅ Ｚ Ｐ以 图像压缩 多功能
图 ３ 解码时 ＦＧＡ内部数据路 径 Ｐ
解码时，Ｄ２ ｖ０ 输出的解压后的数字视频接到 Ｆ；， Ａ ２ ＲＡ如
果是 ＣＦ格式 ， Ｉ 则需要在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ内部进行插 值， 变成 Ｄ 格式 ， Ｉ 输
所示。
２２ 解码板数据流 程 ．
解码板数据流程如 图５所示。
图２ 编码时 日 毛Ａ内部数据路径 解码时 ， ） 健 【 ２ 输出的解 压后 的数字视频 接到 ＦＧ 如 ＡＶ Ｐ Ａ， 果是 Ｃ 格式 ， Ｆ Ｉ 则需要在 Ｆ Ａ内部进行插值， Ｇ Ｐ 变成 Ｄ 格式 ， Ｉ 输 出至 Ｄ Ａ ／ 。而 ＭＰ以 算法解 压出来 的码流直接从 Ｄ 的 Ｖ Ｅ Ｐ ｓ 凡 输出， 如果需要插值 ， 也由 Ｖ 完成。如 图 ３ 示， 巴 所 最终根据控 制指令选择一个输出至 Ｄ Ａ。
‘２刁功 功 诬 ￡ 亡 ＆。 。 ‘流 〕 Ｈｎ动 。 ２ ２ 护叮江内 ） 刀，扯如 了 山 （‘‘‘不 目 ｃ ‘ ｏ ｏ 三ｆ 召 耐 川亡 ａ 召 。 打１ 。 用， 。 （ 己 ｚＢ公昭加‘晓 ｏ几‘ｄ ， 咭 ］ ］ｃ‘ ） ‘ ． ｆ ｃｌ叩，＆砰 趁 ， ｎ 欢巧 ｈ ａ Ａ ｓ阳ｃ ｂｔ ｔ ｊＥ （ 日即山ｈ ｉ ｅｅ ｉ 卜 ｏ衅 ５１ ｆ ｓｌｉ毋 。汕 ｉ ｐ Ｇ ａｄＨ２ ａ二ｔｍ ， ｏｔ ｎｉ ｎｔ ｐ Ｇ 烈） Ｚ ｍ 吕麟ｃｌ ｎｔ ｍ ｌ ｔ ｎ ｅｃ ｏ ｎｏ ｔｌｍ ｉ ， ｌ Ｅ ｅＭ ４ ｎ ．６ ｌ 卜 ４ ｇ ｓ ｕ ｓ ｄ ｇｉｈ 妞 ｎ ｅ ｃｊ ｒ ｓ ＯｖｄｏＩ ｏｌｅ ｉ ｆ ｉ ． ｌ ｓ叨 Ｐ ｅ ｎ印哪 ５ ｉ 妙 ５ＪＥ Ｉ幻ａ ｉ ｍ ｉ咖 ｒａｖｎ ｏｓ ａ ｔｅｔｅｔｏ ｌ ｉｈｌｉｔ ｃｍ 沈。ｏ ｏ、 － 伴ｃ ｌ ａ ．ＰＧ 洲 ｌ 比 ｓ ｅｄ ａ 卿 ｕ ｔｎ 卜 ｏ ｒ ａ即ｔｉ ‘ｎｈ ｏ ｐ ｓ ｆｉ Ｚ 卯ｒ ｔ ｈ ｈ ｗ ｌｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｏ Ａｕｉ． ｅ． ｎ ｅ ｍｕｉｎｔｎ ｉ习ｅ ｏＰ ｓ雌 ａｄｄｃｍ ｒｓｎ 叮ｓｍ ｉｉ七日 ｃ ． ｉｙ吐ｍｃｎｂ ｕｅ ｏｅｈｒ ｏｐ ｓ ｏｄ－ ｖ 叨ｌ ｌ ｃｏａ ｍ ｇ ｃｍ ｒ ｓ ｎ 已ｏ ｐｅｓ ｇ ｔ 巴ｎ飞ｕｅ Ｔ ｓｓ ｅ ａ ｅ 吕ｄｔ ｉｅ ｃ ｒ ． ｒｅ ｔ ｕ ｆ ｉｌ ｅ ｉ ｉ ｅ ｄｈ ｔ ｍ ｅ ｃｍ ｓ ｖ ｅ， ｏ ｎ ｓｉ ｏ幼ｄａ 山ｅｈ ｅｓｇｅｔ ｌ 翎ｔ ｓｃ 玩 ｉｐ ｍ ｎ ｏ 吕 ｅ ｒ ｄ ｌ ｔｒ ｕ尼ｓ ｄａ ｈ 明 ｌ ｅ ｅ ｇ ｍ ｍ ｌ ｔ ｎ山１场翻 Ｍｏ ｖｅ， ｉ ｙｔ ａ 即Ｐｅ ｏ功ａ 五ｌ ｅ 树 ｅ 佗ｏ ｒｔｓｓ ｅ ｎ悦 ｈ ｓ ｍｃ ｌｄｔ 叮 ｅ ｉ ｓ ｄ 悦明 ｓ ａ 阮 ｃｍｘＩ ｔ峨 成ｉｄ３ ａｇ ｄ， ｕ ｌ ａｅｌ ｏ ｌ”ｎｓ ｃ ｎｕｔ ｌ 门 ｅ ｉ ｔ
第抖 卷第１ 期 ２Baidu Nhomakorabea
２ ７年 １ ０ ２月
计算机应用与软 件 Ｃｍ ｕｅＡ Ｐｃｔｎ ａｄｓｆ ａ ｏ ｐｔ Ｐ ｉ ｉ ｓ ｒ ｌ ａｏ ｎ ｏｗ ｔｒ ｅ
Ｖｏ． ｌ ２４ Ｎｏ． ２ １ Ｄｅ ． 以１ ７ ｃ２
一种多功能图像编解码 系统设计
周小丽，唐林波 ２
，浙江同济科技职业学院 浙江 杭州３１ １ （ ．２） ３ ２北京理工大学 北京 １ｘ １ （ 侧！） ８
Ｋ，。 ｅ 油 叭
ＪＥＺ 旧 Ｍ 以 Ｉ哪 ｃｍ概ｓｎ Ｍｌ山 ｔｎ ＰＣ月 兀 Ｅ Ｐ ｍ ｏｐ ｉ ｕｉＩｌ ｏ ｔ ｃｏ ｆ
用于某无人机 系统 中。
０ 引
言
１ 系统的硬 件设 计
目 前在图像压缩领域， 对静止图像的 压缩以 Ｊ Ｇｏ 算 ＰＺ ０ Ｅ 法为 最优：引， ‘ 而对运动图 一 像的压缩则以 Ｍ Ｅ 或 Ｈ２ 算 ＰＧ ４ ．６ ４ 法为最优价钊 。尤其是 Ｈ２ ， ．６ 由于采用了帧内预测， ４ 使得其
些应用场合ＪＥ ｌ Ｐ Ｇｘ Ｚ 旧算法还是占 有一定的优势的。比 ① 如： 图像中 的物体运动很快或摄像头震动较大时， 如用在导引头 或装甲 车上，ＰＧ系 Ｍ Ｅ 列算法的帧间预测会失效， 这时适合采 用 Ｊ Ｇ０。 Ｐ ２ 算法； Ｅ ②在无线通信中， 信道误码率较大时， Ｐ Ｇ仪〕 ＪＥＺＭ算法具有更好的抗误码性能； ③在对图像的帧率要 求不高， 带宽要求很高的 但对 情况下， 需要采用低帧率压缩，
入信号一分为二： 一路通过 Ｆ ； ＩＡ接到Ａ ２ 的 丫ＡＡ总 搜 ｖ ２ Ｄ ０ ＤＴ
线； 另一 路直接接 到 Ｄ 的 Ｖ 口。如果 是采用 ｃＦ格式 ， Ｐ ｓ 刊 Ｉ 则 输入到 Ａ ｖ ２的 视频 信 号 在 Ｆ Ａ 内部 进 行 抽取 ， 给 Ｄ２ ０ 洲； 而 ＭＰＧ 算法 进行 编码 的视 频的 抽取 由 ｖ 来完 成。如图 ２ Ｅ ４ 印
样占 有优势； 陀Ｇｏ 算法可以进行无损压缩和感兴趣区 ④Ｊ Ｚ ０ 域压缩， 是其他算法不能比的。 这也 本文设计了一种通用型 的 多功能图 像压缩系 可以兼容这三种最先进的压缩算法， 统， 而且可以同时运行 ＪＥ 。〕 Ｐ Ｇ ） 算法和Ｍ Ｅ 算法， Ｚ ＰＧ ４ 输入图像 可以 是模拟混合视频信号， 也可以是任意格式的数字视频信 号， 这样就使得本系统的应用范围非常广泛， 而且已经成功应
如 １ 秒时 ， 帧／ 同样 不能 使用 帧ｌ预测 ， 时 ＪＥ ２０ 算 法同 Ｊ ｈ 这 Ｐ Ｃ０
控制命令进行选择性的传输。ＤＰ芯片选择的是 Ｔ公司的 ｓ Ｉ 仪ｓ２Ｄ ６ ， 时钟频达７ Ｍ ， ３０ Ｍ ２最高 ４ ０ ｚ ２ Ｈ 工业级产品时钟频率为
ｓ Ｍ ｚ ＰＣ 侧找压缩芯片采用 的是 Ａ ｏ Ｈ 。ＪＥ Ｚ ） Ｄ公司的 Ａ Ｖ ２ 该 Ｄ２ ， ０
由于对 Ａ’２ Ｙ０ 的操作只是在程序开始时对其进行初始 Ｄ ２ 化， 化完了 初始 之后就是等 Ｄ ０ 的中 每压缩完一帧就 待Ａ Ｖ２ ２ 断，
会产生一个 中断。所以 ＪＥ；州 算 法与 ＭＰＧ 算法 可以同 Ｐ Ｉ 刃 ２ Ｅ４ 时运行 ， 把两 者的压缩码 流放在不同 的缓 冲区。根据控制命令 决定发送哪个缓 冲区的码流。 为了能 同时进 行 ＭＰＧ 编码和 ＪＥ 《ｘ编码 ， Ｅ４ Ｐ Ｇ ｘ） Ｚ 需要将输
Ａ ｖｏ 两条总线 ： Ｄ Ｚ２有 一条 为 ｖ Ａ Ａ【 二。」另 一条为 ＤＴ １ ； Ｈ Ａ Ａ ３．。 。编码时 ， 字视频信号 从 Ｖ Ａ Ａ进人， ＤＴ ［ １ ］ 数 ＤＴ 而压 缩码流从 Ｈ Ａ 送 给 Ｄ ，ｓ 再通过 ＭＣ Ｐ发送 出去。另 ＤＴ Ａ Ｐ Ｐ Ｓ Ｄ ｓ Ｂ 外，Ｓ ＤＰ对 Ａ Ｖ ２的初始化也是通过 Ｈ Ａ Ａ进行的。而解码 Ｄ２ ０ ＤＴ 时，Ｓ ＤＰ将接收到的串行码 流转成并 行数据 ， 然后通 过 Ｈ Ａ ＤＴ Ａ 送人 Ａ 、０ Ｄ？ ２进行解码。解 码后得到 的数 字视频 信号从 Ｖ 午 Ｄ Ａ Ｔ 输 出。 模拟视频信号经过 Ａ Ｄ变换后 ， 进人 Ｆ（ Ｐ； Ａ进行预处理 ， 主 要是直方图均衡和低通 滤波。这两种预处理 算法是可选的 、 在 光线较好的情况下可以省略。预处理后的数据经过 ＦＧ Ｐ Ａ进行 分流 ， 分流方法如图 ２所示 。如果输 人信号 直接 是数字视频信 号， 则不需 要进行 Ａ Ｄ变换 数据进来之后 ，Ｄ Ｚ２和 Ｄ ６２同时进行 两种算法的压 Ａ ＶＯ Ｍ ４ 缩。压缩完一帧的图像后 ， 放在不同的缓 冲区， 根据控制命令选 择输出哪个缓 冲区的数据 。当然， 也可以只选择 一种算法进行 压缩。数据可以经过 ＭｃＳ 输出给 Ｆ以 ，凡 Ａ内部对 图像数 ＢＰ Ｐ Ｆ
ＤＥ Ｉ ＯＦＡ 几ＵＬ １ Ｕ Ｔ１ ＮＡＬ Ｉ Ｓ ＧＮ １ Ｔ Ｆ ＮＣ Ｏ ＭＡＧＥ Ｃ ０Ｍ Ｐ Ｅ ＳＮＧ ＡＮ Ｒ Ｓ１ Ｄ
ＤＥＣＯＭ Ｐ ＲＥＳＳ ＮＧ ＳＹＳ Ｉ ＴＥＭ
ｚｏ ｘ ｌ 几ｎＬ ｂ ｈ ｉｉ ｕ ａｌ ｏ ｇ ｎｏ Ｚ
压缩效 率比 Ｍ Ｇ 还 要高 ５％左 右。虽然 在运 动图像 压缩 咫４ ０ 方 面使用 ＪＥ ２０ 算法 比 Ｍ Ｅ 或 Ｈ．麟 需要 更高的输出 Ｐ Ｃ ０ ＰＧ ４ ２ 码率或 古用更高 的带宽 才能达 到相 同的视觉 效果 但是 在某 由于本系统要用在某些特殊场合 ， 对器件要求 比较高 ， 所有 元件都必须是工业级的。这 三种算法基本上都有专 用的压缩芯 片， 但只有 Ｊ ＧＩｘ算法的压缩芯片有工业 级产品， Ｐ Ｇ 和 Ｅ Ｐ Ｚ 洲ｊ Ｍ ４ Ｅ Ｈ ２ 算法都 只有 商业级产品。因此 ， ．６ ４ 采用的方案是 Ｊ Ｇ〕 陀Ｚ 刃 算法 采用 专用芯 片进 行压缩 ， 初咫 Ｇ 和 Ｈ Ｚ 算 法则 在 而 ４ 醉 Ｄ 中用软件实现 。考虑 Ｈ．６ 算法复杂性非 常高， Ｐ ｓ ２ ４ 优化起来 是一件非常艰巨的任务 ， 系统 只对 Ｍ Ｅ 算法进行了优化 。 本 Ｐ以 可以同时进行 ＭＰＧ 算法 和 ＪＥ Ｚ 旧算法 的压 缩， Ｅ４ Ｐ Ｇ仪 然后根据
图 ５ 解码板 数据 流捏
串行的压缩码流输入给 Ｆ Ａ， Ｇ ｃ Ｐ Ｐ Ｆ Ａ内部经过解 扰 、Ｓ Ｒ解 码和解 交织 之后 ， 再将图像数据与遥测 数据分 离， 并将 图像数据 转成并行数 据送给 那 Ｐ 或 者直接 接到 ＤＰ的 Ｍ Ｓ ， ｓ Ｂ ｃ Ｐ口， 在 Ｄ 中进行 串转并。转换 出来的并行 数据 读到 Ｄ Ｐ的一 段 内 Ｐ ｓ Ｓ 存 中， Ｍ Ｅ 算 法 模 块读 取 并 进 行 解 压 缩，司时 送 人 由 ＰＧ ４ ！
研究
万方数据
第１期 ２
粗口
周小丽等： 多功能 图像编解码系统设计 一种
１ ６７
爱 场和 掩收 行傲 ． 扭 吐 视扭及 剧命 字 控 今
八茗 君七
己戊】 〕 决 目 】 Ｔ离 挤
时． 数据流程如图４所示。
烹
｛ 黑
断盎
图 １ 系统嫂件 框图 图４ 编码板 效据流程
芯片支持几乎所有格式的视频信号的压缩， 单片最高输入数据 速率为６Ｍ器， ５ｓ 允许的最大图像高度和宽度均为中 巧 地 。采用
的小波系数可选 ５ 或 ９ 小波 系数． ３ ／ 刀 可选 择无损压缩 和有损 压缩。系统框图如图 １ 所示。 收稿日 ２ 一 一 。周小丽 讲师， 期： 创， ０ ０ ３ ９ 主要从事计算机教学与