基于PCI總線(xiàn)的電視圖像處理仿真系統設計

摘要：為便于科研人員在電視圖像處理系統設計過(guò)程中對圖像處理的新算法進(jìn)行評估和測試，降低評估測試板硬件電路的設計復雜性，在此提出了解決方案，并實(shí)現了基于PCI總線(xiàn)的電視圖像實(shí)時(shí)仿真系統的設計。該系統首先通過(guò)PCI插卡實(shí)現對電視圖像進(jìn)行采集、預處理和視頻A／D轉換，然后選用具有高速特性的PCI總線(xiàn)將數字化后的數字圖像信息寫(xiě)入計算機系統內存，最后在計算機終端上，使用高級語(yǔ)言編程，完成圖像處理和控制接口軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現計算機軟件對PCI硬件設備的訪(fǎng)問(wèn)，數字圖像的實(shí)時(shí)處理、分割、匹配等算法仿真。
關(guān)鍵詞：PCI總線(xiàn)；電視圖像；實(shí)時(shí)處理；數字圖像

0 引言
隨著(zhù)電視圖像處理系統性能的提高，設計人員需要不斷采納新的數字圖像處理算法，如何對這些新算法進(jìn)行評估，如何將理論設計轉化成工程應用成為設計人員關(guān)心的首要問(wèn)題。
實(shí)現電視圖像信號處理需要設計一套復雜的電路系統，且硬件電路的設計應綜合考慮高速DSP芯片的開(kāi)發(fā)、超大規模集成電路設計、視頻轉換、接口等復雜電路。設計印刷電路板和調試將占用設計人員較多的工作時(shí)間，較長(cháng)的研制周期和較高的研制經(jīng)費均不利于圖像處理新思路、新算法向工程應用的轉化。仿真系統能較大程度降低硬件電路設計的復雜性，縮短研制周期，有利于科研設計人員集中精力對新算法進(jìn)行評估和測試。
能否實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理電視圖像信號是設計仿真系統的關(guān)鍵問(wèn)題。鑒于微型計算機運算速度的提高和PCI總線(xiàn)的高速特性，基于PCI總線(xiàn)設計電視圖像處理系統的實(shí)時(shí)仿真系統成為了可能。本系統使用微型計算機仿真電視圖像處理系統來(lái)對圖像進(jìn)行處理，使用PCI插卡電路，實(shí)現圖像數據采集數據的實(shí)時(shí)采集和發(fā)送。 PCI總線(xiàn)的發(fā)展，打破了傳統微型計算機數據傳送的瓶頸，傳統微型計算機總線(xiàn)的最大缺點(diǎn)是傳輸
速率太低，不能實(shí)現圖像數據的實(shí)時(shí)傳輸，更不能滿(mǎn)足圖像處理系統和大型應用程序的要求。PCI總線(xiàn)作為一種同步，且獨立于處理器的32位局部總線(xiàn)，其最高工作頻率為33 MHz，數據傳輸峰值吞吐率可達132Mb／s。因而用PCI總線(xiàn)傳送1場(chǎng)(256×256×32位數據)信號的時(shí)間不大于20 ms。由于電視信號存在空間和時(shí)間上的冗余，如對信號進(jìn)行壓縮，則傳送一場(chǎng)信號所需的時(shí)間將會(huì )更短。因此，在仿真系統中，利用PCI總線(xiàn)將數據圖像信息直接傳輸到系統內存中，對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸、存儲和處理是可能的。

1 系統的結構與功能
由于采用了微型計算機作為數據處理系統，因而可使硬件電路設計的工作量大大降低，仿真系統僅需要設計一PCI插卡，就可實(shí)現圖像數據的適時(shí)采集和處理。系統的原理框圖如圖1所示。


采用PCI總線(xiàn)視頻處理卡對圖像進(jìn)行預處理和視頻A／D轉換，再通過(guò)PCI總線(xiàn)將數字圖像信息寫(xiě)入計算機系統內存，使用高級語(yǔ)言編程，實(shí)現數字圖像的預處理、分割、目標圖像處理、匹配等算法。