基于ADV212的无人机超高清图像压缩系统设计

摘要

随着无人机的发展，无人机的应用逐渐从军事国防领域拓宽到民用领域和消费级领域。特别是近两年，由于消费级无人机航拍的火热，使得无人机成为了大家研究的热点。利用无人机航拍可以帮助人们完成很多不同类型的任务，同时大幅度提高效率。由于图像技术的快速发展，无人机航拍对图像的分辨率要求也越来越高，超高清图像的应用必然是未来无人机发展的趋势。但对于图像数据的远程传输来说，直接传输原始图像数据需要很高的带宽，所以在传输之前必须进行图像压缩。
　　本系统需要完成的主要功能是无人机拍摄的4K超高清图像压缩，压缩质量要求主观效果好，同时压缩比率可调。根据系统需求，设计采用了基于JPEG2000算法的ADV212芯片作为图像压缩模块。图像预处理模块完成对YCbCr4:2:2格式的图像数据进行分量提取，将提取出来的单分量数据存储到外部的大容量SDRAM存储器中。图像数据输出模块对压缩后的单分量数据按照JPEG2000标准合并然后输出，系统配置模块完成对ADV212的初始化配置操作，电源管理模块将外部电源电压转换成系统各个模块所需的电压。
　　在完成了系统各个功能模块的电路原理图设计后，对系统中的高速信号进行了信号完整性原理概述，同时对信号完整性设计中常见的反射问题和串扰问题进行了仿真。最后完成了硬件PCB设计和系统的软件功能模块设计。
　　根据设计的系统方案，开发出了能够长时间稳定运行的基于ADV212的无人机超高清图像压缩系统，系统可以成功实现对超高清图像进行压缩。测试结果也表明在压缩10倍时，超高清图像的清晰度并没有降低太多，肉眼很难分辨出差别，同时降低了图像数据远程传输所需要的带宽。另外，还可以根据不同的应用需求，对图像压缩比率进行软件编程调整。成功完成了课题预期的功能要求。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 课题国内外研究现状

1.3 课题来源与研究目标

1.4 本论文主要研究内容

2 系统总体方案设计

2.1 系统需求分析及原理概述

2.2 系统方案设计及芯片选型

2.3 本章小结

3 系统硬件电路设计

3.1 硬件总体结构

3.2 图像预处理及输出模块

3.3 存储器模块

3.4 图像压缩编码模块

3.5 系统配置模块

3.6 电源管理模块

3.7 本章小结

4 系统信号完整性仿真与PCB设计

4.1 信号完整性分析概述

4.2 信号的端接匹配问题

4.3 信号反射问题

4.4 信号串扰问题

4.5 系统PCB分析与设计

4.6 本章小结

5 系统软件设计

5.1 系统软件总体结构

5.2 系统配置模块软件

5.3 图像压缩编码模块软件

5.4 图像预处理模块软件

5.5 数据存储模块软件

5.6 图像数据输出模块软件

5.7 结果及分析

5.8 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文完成的工作总结

6.2 存在的不足之处与改进

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的专利目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目情况