基于SAA6752HS 的嵌入式視頻監控和傳輸系統的設計

引言

人類(lèi)接受信息中有70%是視頻信息。相對于語(yǔ)音和文字信息來(lái)說(shuō)，視頻信息更直觀(guān)，信息量更大，處理和傳輸技術(shù)也更為復雜。視頻監控系統作為視頻技術(shù)的一個(gè)應用領(lǐng)域，在軍事安全等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要的作用。目前視頻監控系統主要采用模擬和數字兩種技術(shù)。數字視頻技術(shù)不僅能減少視頻傳輸引起的失真，還能對視頻信息進(jìn)行分析、識別及有效信息提取。因此隨著(zhù)數字技術(shù)的進(jìn)步，數字視頻監控將成為今后的發(fā)展方向。

數字視頻監控的一項核心技術(shù)是視頻壓縮技術(shù)。視頻信號包含大量的數據信息，通過(guò)壓縮手段把信息數據量壓下來(lái)，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(xiàn)的傳輸效率，同時(shí)也使計算機實(shí)時(shí)處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻、音頻節目成為可能。MPEG-2 標準是運動(dòng)圖像專(zhuān)家組于1995 年正式公布的。它的用處在于可以使運動(dòng)視音頻數據作為一種計算機可處理的數據形式，并且可以存儲在各種存儲媒體上，可以在現存或未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )上發(fā)送、接受，并且可以在現存或未來(lái)的廣播信道上傳播。本文討論的就是一種采用MPEG-2 壓縮標準的數字視頻監控系統。

MPEG-2 視頻數據壓縮原理

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(shí)間相關(guān)性。利用離散余弦變換(DCT) 編碼技術(shù)降低空間數據相關(guān)性；運動(dòng)估計和預測技術(shù)降低鄰近幀像素的時(shí)間相關(guān)性來(lái)實(shí)現幀間數據壓縮。MPEG-2 基本編解碼模型如圖1 所示。圖中虛線(xiàn)上半部分完成視頻編碼功能，虛線(xiàn)下半部分完成視頻解碼功能。

編碼器中的預處理器對原始圖像中的噪聲進(jìn)行過(guò)濾，并將圖像分割成宏塊。對于幀內編碼，宏塊經(jīng)過(guò)DCT 變換、量化和變長(cháng)編碼后輸出壓縮的視頻數據；對于幀間編碼，運動(dòng)估計對宏塊的運動(dòng)進(jìn)行估測和補償來(lái)減少圖像的時(shí)序冗余；圖像預測器根據參考幀來(lái)預測當前幀，兩者之間的差值經(jīng)過(guò)DCT變換、量化和變長(cháng)編碼后輸出，由于差值較小可以使編碼所需比特數減少很多；逆量化和IDCT的目的是為了完成參考幀的重現。解碼器中變長(cháng)解碼、逆量化和IDCT重構幀內編碼的圖像，圖像預測器根據參考幀和運動(dòng)矢量完成幀間編碼圖像的重現。

圖1 　MPEG-2 編解碼模型圖