基于FPGA的网络图像采集处理系统设计

作者：时间：2012-02-08来源：网络收藏

2．2 RAM控制模块
RAM控制模块通过乒乓操作对图像数据进行缓存和读取，系统只存取图像的亮度信号，即Y信号。乒乓操作的处理流程如下：在第1场时间，将图像数据缓存到SRAM1；在第2场时间，将图像数据缓存到SRAM2，同时将SRAM1的数据送到JPEG编码器进行图像压缩；在第3场时间，将图像数据缓存到SRAM1，同时将SRAM2的数据送到JPEG编码器进行图像压缩，依此循环。将图像数据保存到SRAM时，由视频采集模块的行有效计数器和场有效计数器产生RAM写入地址。
由于图像数据是按照奇偶场先后传输的，为了得到一副完整的图像，需要将奇偶场数据合并。RAM控制模块先将奇场数据写入RAM奇数行中，即奇场第1行存在RAM的第1行，奇场第2行存在RAM的第3行，依此类推直到奇场288行数据全部存完为止；再将偶场数据写入RAM的偶数行中，即偶场第1行存在RAM的第2行，奇场第2行存在RAM的第4行，依此类推直到偶场288行数据全部存完为止。
2．3 JPEG编码器
JPEG编码器是图像压缩算法实现的核心，JPEG编码器主要有5部分，分别是二维离散余弦变换(2D-DCT)、量化、Z型扫描、游程／预测编码、霍夫曼编码。如图4所示原理框图。输入是图像原始的亮度Y数据，最后经过霍夫曼编码器输出码流。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/190790.htm

2．3．1 2D-DCT实现
对于8×8图像块的二维DCT的变换公式为：

式中：0≤u≤7，0≤u≤7，f(x，y)为对应像素点的像素值；F(u，v)为变换后的DCT数值。根据余弦的正交性，可将上式分解为一维DCT变换。设：

式中：0≤u≤7，0≤v≤7。
因此二维DCT变换可以转换为2个一维DCT变换。目前比较常用的变换方法有2种：一种是直接法，通过将8×8图像数组进行多项式转换或者三角分解进行二维变换；或者另一种是间接法，将8×8图像数据先按行进行一维DCT变换，然后再对变换结果按列进行第2次一维DCT变换，进而可以得到二维DCT变换结果。前者需要的乘法器较多，而且实现步骤较繁琐，后者在这两方面上拥有很大的优势，能够形成快速DCT变换，更适合FPGA硬件的实现，因此采用后者方法实现。
目前比较成熟的一维DCT算法主要有Chen算法、Loeffler算法、Lee-Huang算法、ANN算法等，每种算法所需要的乘法次数和加法次数各不相同，表1所示为几种常用算法的比较。根据算法的复杂度和硬件计算速度，本文采用Loeffler算法。