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在图像获取和处理中,常常有高速运动物体的图像获取需求。这在工程实践中和科学研究中有很大价值,如研究快速转动的发电机的运动状态,子弹发射的运动状态。而快速获取图像常常还需要实时的信号处理如压缩。在本文中,我们采用MPEG2压缩算法。MPEG2标准制定于1994年,是建立在MPEG1之上的音视频编解码标准,其设计目标是实现高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。它主要应用在没有色度、畸变要求场合的高质量视频,数据速率在1.1Mbps到20Mbps之间。MPEG2压缩算法的运算量较大,一般的PC机每秒只能压缩CIF图像(352x288)40帧左右。在记录高速运动物体(如子弹射出的瞬间)的运动轨迹时,需要每秒采集压缩尽可能多的帧数,’PC机显然难以满足要求。
本文实现了一种MPEG2高速视频压缩系统。整个系统由主控制计算机、视频输入板、DSP处理板、输出存储板组成。板间通信采用CPCI总线。其中核心部分是DSP处理板,该板上有四个TI C6416的DSP芯片。在主控程序的控制下,四个DSP芯片可以并行工作。经过软件算法和数据通路的优化,现在能够同时采集、压缩和记录分辨率为720x576的灰度图像达75帧/秒。该系统具有良好的扩展性和灵活性:采用不同的视频输入板可以采集不同格式的视频;另外采用不同的视频压缩算法,只需要修改DSP上的软件。
在调试整个系统的过程中,我们提出了一种新的调试方法。以往在调试CPCI板卡时,都是将CPCI板卡插在工控机上。由于工控机既昂贵也不方便使用,我们设计了PCI桥接板,只要将CPCI板卡插在CPCI简易机架上,通过PCI桥接板与PC机相连,就可以在PC机上调试CPCI板卡。这样大大提高了调试效率。