FPGA-DSP联合设计的高速图像压缩系统

"本文介绍了一种新型的图像压缩系统，旨在打破传统摄像机-采集卡-存储卡的设计模式，实现模拟视频和数字视频的双采集、数据压缩以及高速传输。该系统采用FPGA作为控制核心，DSP作为图像数据处理中心，结合IP核生成和双SDRAM乒乓缓存技术，以及PCI卡进行高速数据传输。经过优化，图像压缩比可达到26:1，图像处理速度提升50%，转存速率高达38 MB/s。设计包括FPGA对模拟视频的采集和数字视频的处理，以及DSP执行JPEG2000标准的图像压缩。" 在当前的图像处理领域，传统的视频采集和存储方式已经无法满足对高帧频和快速变化场景的捕捉需求。因此，设计一种新的图像压缩系统显得至关重要。该系统的核心是利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）的高度可编程性，实现对图像数据的高效处理和控制。FPGA能够灵活地模拟I2C总线时序，配置模拟视频采集芯片，并且处理来自TVP5150芯片的ITU-R BT.656格式图像数据。 此外，系统还引入了DSP（Digital Signal Processor）作为图像数据处理中心，其强大的计算能力用于执行JPEG2000标准的图像压缩算法。JPEG2000是一种先进的无损和有损压缩标准，提供更高的压缩比和更优的图像质量。通过DSP的逻辑编码改进，图像的压缩比得以进一步提升，达到26:1，这有助于显著减少存储空间的需求。 系统采用双SDRAM乒乓缓存策略，通过两个同步动态随机访问内存（SDRAM）之间的交替读写，确保数据处理的连续性和高速性。配合PCI（Peripheral Component Interconnect）卡，实现了高速的数据传输，使得图像处理速度提高了至少50%，图像转存速率达到了38 MB/s，极大地提升了系统的实时性和效率。 硬件平台方面，设计中使用了PNT-698型CCD模拟摄像头，支持25Hz帧频和720×576像素的PAL制式图像输出。视频接口协议的设定是关键，包括8路并行数据和1路时钟信号，确保数据在传输过程中的正确性和稳定性。 这种新型图像压缩系统通过巧妙地结合FPGA、DSP、PCI技术和双SDRAM缓存，实现了高效、高压缩比的图像处理和高速数据传输，对于视频监控、远程监控、高速运动物体捕获等应用场景具有重要的意义。它不仅降低了存储成本，还提高了图像处理的实时性，为现代图像处理技术的发展提供了新的解决方案。