基于DSP的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)

作者：時(shí)間：2009-11-23 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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但是DMA 只適合于數(shù)據(jù)塊的整體搬移,對(duì)于不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的數(shù)據(jù)傳輸,前DSP 的DMA 控制器就無(wú)能為力了。所以可以借助ARM7控制DSPDMA 來(lái)完成視頻編碼中復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸。

完成編碼后的視頻數(shù)據(jù)通過ARM7來(lái)進(jìn)行和外界的傳輸，可以通過Internet、 CDMA或者GSM網(wǎng)絡(luò)等，只需要ARM7設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳輸接口即可。至于ARM7與編碼卡通信可以通過并口、串口、USB口、PCI接口等方式實(shí)現(xiàn)。其中PCI 接口方式易于ARM7與編碼器高速傳輸數(shù)據(jù)，因此可以采用PCI接口。編碼后的數(shù)據(jù)通過DSP的HPI、PCI橋芯片、PCI總線到達(dá)ARM7。ARM7通過DSP的HPI直接對(duì)DSP的存儲(chǔ)空間進(jìn)行訪問。

3 軟件設(shè)計(jì)及優(yōu)化

3.1 視頻采集

本系統(tǒng)在視頻采集中設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將空間連續(xù)的先行緩沖區(qū)轉(zhuǎn)化為一個(gè)環(huán)形的緩沖區(qū)，其簡(jiǎn)單的示意圖如圖4所示。

采用此方法只要為這個(gè)緩沖區(qū)分配足夠大的空間，使其中存放的圖像幀的數(shù)目至少大于3，這樣就可以保證在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的同時(shí)還可以同步進(jìn)行新的圖像數(shù)據(jù)的采集，而不會(huì)發(fā)生任何數(shù)據(jù)沖突。系統(tǒng)將會(huì)永遠(yuǎn)保留環(huán)形緩沖區(qū)中最舊的N幀圖像直至被系統(tǒng)取走。

3.2 視頻編碼

MPEG-4的視頻編碼是基于對(duì)象的視頻編碼，它仍然采用傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)編碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、DCT變換構(gòu)成的混合編碼方式。編碼器的核心算法包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)、DCT/IDCT、量化、VLC 等,其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)占據(jù)整個(gè)編碼器近四分之一的運(yùn)算量。因此，研究適合DSP 結(jié)構(gòu)的、在速度和編碼質(zhì)量之間具有良好折中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼的一個(gè)關(guān)鍵問題。

在視頻編碼中應(yīng)該采用塊匹配的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，但傳統(tǒng)的塊匹配算法在匹配速度上達(dá)不到滿意的效果，因此本系統(tǒng)采用了在三步搜索算法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的四步搜索的塊匹配算法。

四步搜索算法描述如下：

（1）搜索匹配點(diǎn)組成一個(gè)菱形窗口，如圖5所示。初始的9個(gè)匹配點(diǎn)為菱形的4個(gè)頂點(diǎn)、4條邊的中點(diǎn)及菱形的中心點(diǎn)，如圖5中的實(shí)心點(diǎn)。對(duì)每個(gè)點(diǎn)計(jì)算SAD的值，選取SAD最小的點(diǎn)。如果該點(diǎn)是此次搜索窗口的中心則跳到第4步，否則到第2步。