FPGA中實(shí)現(xiàn)圖像的JPEG壓縮及其應(yīng)用.pdf

1、近年來，多媒體應(yīng)用已經(jīng)普及到千家萬戶，相應(yīng)的數(shù)字圖像處理技術(shù)逐漸成熟且在圖像通信等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)圖像編解碼的IC芯片作為多媒體應(yīng)用的核心技術(shù)之一，成為研究熱點(diǎn)。同時(shí)，基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的圖像傳輸系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 在這種背景下，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)圖像JPEG編碼的IP核。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)GPRS遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案。 在XILINX開發(fā)工具ISE提供的現(xiàn)有IP核的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)

2、現(xiàn)了一個(gè)完整的用于彩色圖像JPEG編碼的IP核。在合理利用硬件資源的條件下，有效采用了算法內(nèi)在的并行性。提高圖像壓縮速度，減少占用邏輯單元數(shù)量。 本設(shè)計(jì)中默認(rèn)被編碼圖像為352×288像素，在VirtexⅡXC2V1000-4@40MHzFPGA上可實(shí)現(xiàn)24幀/秒的壓縮速率。IP核及其各模塊都在XILINX公司的EDA工具ISE6.2平臺(tái)上進(jìn)行了邏輯綜合及功能和時(shí)序仿真。結(jié)果表明，該IP核消耗了較少的FPGA硬件資源，達(dá)到了較高

3、的工作頻率，在速度和資源利用率方面達(dá)到了較優(yōu)狀態(tài)，可滿足實(shí)時(shí)JPEG圖像編碼要求。該IP核，可以與CMOS傳感器集成，形成具有壓縮功能的圖像傳感原件。也可以集成到動(dòng)態(tài)視頻壓縮芯片中，實(shí)現(xiàn)JPEG編碼功能。 在該IP核基礎(chǔ)上，論文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于GPRS的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案，方案的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)圖像采集、壓縮和傳輸?shù)那度胧浇K端(簡稱“圖像終端”)。圖像采集選用352×288像素的CMOS傳感器，由FPGA控制圖像的采集和壓縮，并傳

4、輸給MCU，MCU在TCP/IP協(xié)議支持下，借助GPRS無線模塊，經(jīng)GPRS無線網(wǎng)絡(luò)把編碼后的圖像發(fā)送到指定了域名或IP地址的服務(wù)器，由服務(wù)器端軟件接收該圖像并保存到數(shù)據(jù)庫中，然后通過web頁面發(fā)布，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)比較完整的圖像監(jiān)控方案。 基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。該系統(tǒng)無需布線、使用安裝方便、成本低、監(jiān)控不受距離、地域、時(shí)間的限制，尤其在3G普及后，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速度會(huì)成倍增長，借助無線公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的圖像監(jiān)