基于DSP的数字视频图像获取与处理技术研究的文献综述.doc

文献综述 课题名称 基于DSP的数字视频图像获取处理技术研究： 1.2课题研究的意义 使用 DSP 进行图像处理具有以下特点： (1) 运算速度快：由于采用多级流水线并行执行的方式，使得程序执行速度大大提高，满足实时处理图像的要求。如 C6711 工作在 150MHz 时，运算速度可达900MFLOPS。 (2) 支持高速大容量存储器：在图像处理中往往有大量的数据需要处理，这就要求系统具有大容量的存储器，同时实时处理图像时要求存储器也要有很高的存取速度，在这一点上C6000系列DSP实现了与目前流行的SDRAM、SBSRAM等高速大容量存储器的无缝连接，同时还支持SRAM、ROM、FLASH、FIFO等各种类型的存储器。 (3) DMA功能：C6000 DSP 中集成了 DMA 控制器，可以在没有CPU参与的情况下完成映射存储空间内数据的搬移。这些数据可以来自片内存储器、片内外设或是外部器件之间。这项功能使得整块图像数据的搬移十分方便高效。 (4) 多通道串口、中断控制、定时器等：可以灵活方便地与系统其它部分实现通信和交互控制与同步。 (5) 软件方面：可以使用标准 C 语言、线性汇编或纯汇编编写程序，兼顾性能与效率。 由于DSP具有的这些特点，基于DSP芯片的视频图像处理系统具有很高的性价比，必将在图像处理，尤其是视频图像处理系统中居于主导地位。一些基于DSP的典型的视频图像处理系统包括： (1) 视频监控系统； (2) 网络摄像机 ； (3) IP 可视电话 (4) 扫描仪 除了以上这些典型应用，基于 DSP 的视频图像处理系统因其灵活的可编程特性和通用性，在科学研究、医疗、商业、消费类电子产品等专业领域也具有广阔的应用前景，新的应用方案正在不断地被研究出来。因此，研究基于 DSP 的视频图像获取和处理技术具有巨大的实用价值和市场价值。 技术概述 完整的嵌入式数字视频图像处理工程大体上可分为如下几个方面：图像信息的获取，图像信息的存储，图像信息的传送，图像信息处理，图像信息的输出和显示。 图像信息的获取就是要把图像转换成适合输入计算机或数字设备的数字信号，这一过程主要包括摄取图像、光电转换及数字化等几个步骤。目前摄取图像可以使用CCD、CMOS、CIS 等图像传感器或摄像设备，其中 CCD 使用最广。 在专业级的数字视频应用中仍以CCD 为主。CCD 输出的是模拟视频信号，模拟视频信号的制式早已标准化，所有 CCD摄像机都遵循这些标准制式，了解模拟视频信号的制式是系统设计的必要环节，因此也是本课题研究的一个知识点。模拟视频信号的数字化是由视频解码器(Video Decoder)完成的，高性能的视频解码器可以接收不同制式的模拟视频信号，并将它们转换为各种格式的数字视频信号。数字视频格式也已经标准化，因此研究视频解码器的工作原理和使用，以及各种数字视频格式标准是本课题的又一内容。 系统的硬件设计解决了数字视频图像的获取问题。数字视频数据的数据量巨大，直接进行传输和存储都是不可能的，在不同的应用中对数据还有不同的处理要求，由于DSP的可编程性和强大的处理能力，可以用软件高效地实现对视频图像的压缩、编解码，完成诸如图像增强、图像复原、图像重建、图像识别、图像理解等各种图像处理任务。这样在一个公共的硬件平台上，通过开发不同的软件就可以构成各种功能的图像处理系统，这种灵活性和低成本特性是基于 ASIC 芯片等硬件实现方案不可比拟的。不论何种应用，通常都需要进行视频图像的压缩编码，因此本课题还将重点研究基本的图像压缩算法——JPEG。 2.1模拟视频制式基本理论[2,3] 模拟视频信号涉及一维时间变量的电信号f(t)，它是通过对时变图像Scxxt(x1,x2,t)在时间坐标t和垂直分量x2 上采样得到的。周期性地采样过程称之为扫描(scanning)。而且，如图 2-1 所示，信号f(t)仅沿着扫描线获取时变图像密度 Scxxt(x1,x2,t)它还包括了时序信息和消隐信号(blanking signal)，这些均是正确定位图像所必须的。 图 2-1 扫描光栅图示 最常用的扫描方法是逐行扫描(progressive scanning)和隔行扫描(interlaced scanning)。逐行扫描是在每一个 ?t 时间内对一个完整的图像进行扫描，它被称之为一帧(frame)。电视行业使用 2：1 隔行扫描。隔行扫描依次对被称为奇数场和偶数场的奇数行和偶数行进行扫描。图 2-1 表示的是一个 2：1 的隔行扫描光栅，其中实线和虚线分别表示奇数场和偶数场，从 D 到 E、从 F 到 A 称之为垂直回扫(vertical retr