基于SAA6752HS 的嵌入式視頻監(jiān)控和傳輸系統(tǒng)的設(shè)計

引言

人類接受信息中有70%是視頻信息。相對于語音和文字信息來說，視頻信息更直觀，信息量更大，處理和傳輸技術(shù)也更為復(fù)雜。視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為視頻技術(shù)的一個應(yīng)用領(lǐng)域，在軍事安全等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用模擬和數(shù)字兩種技術(shù)。數(shù)字視頻技術(shù)不僅能減少視頻傳輸引起的失真，還能對視頻信息進行分析、識別及有效信息提取。因此隨著數(shù)字技術(shù)的進步，數(shù)字視頻監(jiān)控將成為今后的發(fā)展方向。

數(shù)字視頻監(jiān)控的一項核心技術(shù)是視頻壓縮技術(shù)。視頻信號包含大量的數(shù)據(jù)信息，通過壓縮手段把信息數(shù)據(jù)量壓下來，以壓縮形式存儲和傳輸，既緊縮了存儲空間，又提高了通信干線的傳輸效率，同時也使計算機實時處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻、音頻節(jié)目成為可能。MPEG-2 標準是運動圖像專家組于1995 年正式公布的。它的用處在于可以使運動視音頻數(shù)據(jù)作為一種計算機可處理的數(shù)據(jù)形式，并且可以存儲在各種存儲媒體上，可以在現(xiàn)存或未來的網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送、接受，并且可以在現(xiàn)存或未來的廣播信道上傳播。本文討論的就是一種采用MPEG-2 壓縮標準的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

MPEG-2 視頻數(shù)據(jù)壓縮原理

MPEG-2 圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性和時間相關(guān)性。利用離散余弦變換(DCT) 編碼技術(shù)降低空間數(shù)據(jù)相關(guān)性；運動估計和預(yù)測技術(shù)降低鄰近幀像素的時間相關(guān)性來實現(xiàn)幀間數(shù)據(jù)壓縮。MPEG-2 基本編解碼模型如圖1 所示。圖中虛線上半部分完成視頻編碼功能，虛線下半部分完成視頻解碼功能。

編碼器中的預(yù)處理器對原始圖像中的噪聲進行過濾，并將圖像分割成宏塊。對于幀內(nèi)編碼，宏塊經(jīng)過DCT 變換、量化和變長編碼后輸出壓縮的視頻數(shù)據(jù)；對于幀間編碼，運動估計對宏塊的運動進行估測和補償來減少圖像的時序冗余；圖像預(yù)測器根據(jù)參考幀來預(yù)測當(dāng)前幀，兩者之間的差值經(jīng)過DCT變換、量化和變長編碼后輸出，由于差值較小可以使編碼所需比特數(shù)減少很多；逆量化和IDCT的目的是為了完成參考幀的重現(xiàn)。解碼器中變長解碼、逆量化和IDCT重構(gòu)幀內(nèi)編碼的圖像，圖像預(yù)測器根據(jù)參考幀和運動矢量完成幀間編碼圖像的重現(xiàn)。

圖1 　MPEG-2 編解碼模型圖