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目前,随着人类认识海洋能力的提高以及开发海洋资源的迫切需求,深海探测与作业技术已经成为海洋开发研究的重要领域之一。在深海观测作业中,目前最常用的方法是基于水下机器人(ROVs/AUVs)的视频图像观测。视频图像观测是最直接、最形象、最有效的深海近距离观测方法。为了克服水声信道传输速率的限制,水下机器人必须装配高效的水下视频压缩编码系统,该系统可以对采集的海量水下视频,针对水下图像的特点,进行高效、快速压缩与编码,以满足实时性的要求。为此,本文使用高效的水下视频压缩编码算法,根据嵌入式系统的特点,设计出稳定可靠的水下视频编码系统,主要完成的研究工作包括如下两个部分：(1)水下视频压缩编码硬件系统的设计。为了既保证压缩编码处理的实时性,又确保编码硬件系统的稳定性和扩展性等,该系统采用基于DSP (TMS320DM642)与FPGA (CycloneⅡEP2C35)相结合的硬件架构,DSP负责算法程序的执行、驱动程序的控制、软件线程的调度等,FPGA通过灵活的扩展接口,负责硬件系统与外部电路系统(如水声通信模块、硬盘、SD卡)的通信；视频处理模块作为硬件系统的核心,包括DSP片上视频口外设、视频解码器TVP5150AM1(负责复合视频信号输入)、视频编码器SAA7121H(负责复合视频信号输出)以及视频DAC ADV7123(负责VGA信号输出)。(2)水下视频压缩编码系统驱动程序开发、算法移植以及优化。基于DSP/BIOS实时操作系统,设计了系统程序总体框架,其中包括硬件中断(HWI)线程、任务调度(TSK)线程,以及后台管理(IDL)线程；根据TMS320DM642DSP视频口的特点,改进了视频口的通用驱动程序；使用Verilog硬件描述语言设计了FPGA硬件逻辑,从而实现了DSP与水声通信模块连接；DSP可以通过FPGA硬件逻辑控制看门狗定时器,当系统软件运行异常时复位芯片可使系统进行复位；将基于VC++6.0平台开发的水下视频压缩编码软件系统移植到DSP嵌入式平台,并综合运用了各种DSP优化技术,如编译选项、内联函数、循环展开、线性汇编等,优化后算法平均编码时间仅为优化前的30%,显著提高了算法的实时性。实验结果表明：该水下视频编码硬件系统对一般海底视频图像,分辨率为QCIF (176×144),平均压缩比可以达到250:1—500:1,平均帧率达到8帧/秒。本课题研究是水下机器人视频观测的关键技术之一,对深海探测与开发具有重要研究价值和广阔应用前景。