基于FPGA和DSP的图像压缩系统实现方法研究

摘要

图像信号具有直观、形象、易懂和信息量大等特点,是人们最丰富的信息来源。然而图像数字化后的数据量太大,对数据的传输、存储等方面具有很大的挑战,所以,传统的图像传感器、采集卡、计算机显示的模式已经远远不能满足要求,对图像的实时编码压缩显得尤为重要。
　　本文综合考虑了FPGA处理速度快和DSP在算法方面突出的优势,提出了通过FPGA控制图像的采集、缓存、格式的转换、前期的处理以及与计算机之间的数据传输,通过DSP实现JPEG2000算法,对图像进行压缩的方案。同时,为了适应多种图像的输入,本系统设计了多种视频图像输入接口,包括传统的模拟视频输入——CVBS混合视频输入和S-video输入,还可以实现Camera Link数字接口的视频输入。
　　图像采集前端通过FPGA的I/O端口模拟I2C总线时序,完成对视频解码器的初始化配置,并接收其输出的标准数字视频格式ITU-R BT.656的图像数据,对该数据进行格式的变换以及一些前期的处理后,传输给DSP进行实时的压缩。此外,FPGA还控制与计算机的接口,接收计算机的指令,并将压缩后的图像数据传输给计算机。压缩编码模块采用了TI公司的C6000系列DSP,在硬件上实现了JPEG2000算法,对图像进行了实时压缩。
　　最后通过实验,验证并比较了图像压缩的效果,并对算法进行了部分改进。该系统实用性强,稳定性高,在高压缩比的情况下图像失真率低,无论是在工业控制领域还是科研方面都有一定的借鉴意义。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 JPEG2000实现图像压缩方法比较

1.4本课题研究内容

第二章 JPEG2000编码标准简介

2.1 JPEG2000基本系统

2.2 源图像的预处理

2.3 离散小波变换（DWT）

2.4 量化

2.5 熵编码

2.6 本章小结

第三章 图像压缩系统硬件电路设计

3.1 系统总体方案设计

3.2图像输入模块

3.3 FPGA控制模块设计

3.4 DSP压缩模块设计

3.5 PCI接口模块设计

3.6 电源设计

3.7本章小结

第四章 图像压缩系统软件设计

4.1 FPGA逻辑时序设计

4.2 DSP编码模块设计

4.3本章小结

第五章 系统调试及结果分析

5.1图像采集部分调试

5.2PCI接口部分调试

5.3图像编码模块调试

5.4实验结果及分析

总结与展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢