基于SAA6752HS 的嵌入式视频监控和传输系统的设计

引言

人类接受信息中有70%是视频信息。相对于语音和文字信息来说，视频信息更直观，信息量更大，处理和传输技术也更为复杂。视频监控系统作为视频技术的一个应用领域，在军事安全等领域发挥着重要的作用。目前视频监控系统主要采用模拟和数字两种技术。数字视频技术不仅能减少视频传输引起的失真，还能对视频信息进行分析、识别及有效信息提取。因此随着数字技术的进步，数字视频监控将成为今后的发展方向。

数字视频监控的一项核心技术是视频压缩技术。视频信号包含大量的数据信息，通过压缩手段把信息数据量压下来，以压缩形式存储和传输，既紧缩了存储空间，又提高了通信干线的传输效率，同时也使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。MPEG-2 标准是运动图像专家组于1995 年正式公布的。它的用处在于可以使运动视音频数据作为一种计算机可处理的数据形式，并且可以存储在各种存储媒体上，可以在现存或未来的网络上发送、接受，并且可以在现存或未来的广播信道上传播。本文讨论的就是一种采用MPEG-2 压缩标准的数字视频监控系统。

MPEG-2 视频数据压缩原理

MPEG-2 图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：空间相关性和时间相关性。利用离散余弦变换(DCT) 编码技术降低空间数据相关性；运动估计和预测技术降低邻近帧像素的时间相关性来实现帧间数据压缩。MPEG-2 基本编解码模型如图1 所示。图中虚线上半部分完成视频编码功能，虚线下半部分完成视频解码功能。

编码器中的预处理器对原始图像中的噪声进行过滤，并将图像分割成宏块。对于帧内编码，宏块经过DCT 变换、量化和变长编码后输出压缩的视频数据；对于帧间编码，运动估计对宏块的运动进行估测和补偿来减少图像的时序冗余；图像预测器根据参考帧来预测当前帧，两者之间的差值经过DCT变换、量化和变长编码后输出，由于差值较小可以使编码所需比特数减少很多；逆量化和IDCT的目的是为了完成参考帧的重现。解码器中变长解码、逆量化和IDCT重构帧内编码的图像，图像预测器根据参考帧和运动矢量完成帧间编码图像的重现。

图1 　MPEG-2 编解码模型图