[实用新型]基于FPGA的变压缩比图像压缩系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种图像压缩系统，特别涉及一种基于FPGA的变压缩比图像压缩系统。

背景技术

图像以其信息直观、信息量大等一系列优点成为人们获取信息的重要来源。但图像数据量大，难以存储或传输，需要进行压缩。JPEG是联合图像专家组（Join Photographic Experts Group）的英文缩写，是由国际标准化组织（ISO）、国际电报电话咨询委员会（CCITT）和国际电工委员会（IEC）联合组成的一个图像专家小组。JPEG的目的是给出一个适用于各种连续色调图像的压缩方法，其中源图像类型可以不受图像尺寸、内容、统计特性、像素形状以及颜色空间等的限制，要求算法易于软硬件实时，系统具有良好的性价比，成为国际通用的静止图像标准。

采用传统的嵌入式微处理器进行图像压缩，不能进行并行处理，灵活性差，数据吞吐率和资源利用率都比较低，难以达到实时性的要求。现场可编程逻辑门电路（FPGA）具有现场可编程性与可重构性，具有较强的并行处理能力，用FPGA实现实时图像压缩系统，可以提高系统处理速度、灵活性和适应性。

在一些应用领域，并不需要整幅图像的全部信息，如交通图像处理领域，通常只关心道路信息，而对背景信息不做过多要求，因此，如果能够对道路信息进行压缩比较小的压缩，而对背景信息进行压缩比较大的压缩，可以显著提高压缩效果。

经过对现有技术的检索发现，文献“基于DSP的图像压缩系统，电子测量技术，2007年第二期”提出一种基于DSP的图像压缩方法，该方法处理一幅640×480大小的图像，需要0.199s，难以满足实时性要求。

文献“申请号是201110099414.0的中国专利”公开了一种基于FPGA的高速JPEG图像处理系统及其处理方法，该系统由图像输入设备，编码模块，中央处理器，码流存储设备，码流输出设备和系统总线组成。该方案有一定的实时性，但它用到了中央处理器，这限定了该方案要使用嵌入式硬核或嵌入式软核，增加了系统的资源消耗，也降低了系统的可移植性，而且该方案侧重于说明整个系统的组成框图和数据流向，并没有给出具体可行的编码方法。

发明内容

为了克服现有的图像处理系统资源消耗大、可移植性差的不足，本实用新型提供一种基于FPGA的变压缩比图像压缩系统，该系统包括图像信号转换模块、图像数据处理模块以及通信模块。图像数据处理模块采用一片FPGA作为核心芯片，使系统具有高可靠性和小型化的优点；基于FPGA的变压缩比图像压缩系统的图像压缩方法对JPEG算法进行并行化处理，并把中间的计算结果和用到的数据存入FPGA内部存储芯片构成的RAM、ROM和FIFO中，可以使存储结构优化，使系统具有很好的实时性；对DCT变换进行优化，可以减少对FPGA资源的占用，有良好的性价比；对图像进行不同压缩比的压缩，对感兴趣区域进行压缩比较小的压缩，而对不感兴趣的背景区域则进行压缩比较大的压缩，这样可以在保证压缩比的同时对感兴趣区域的信息做较好的保留。系统不需要嵌入任何软核处理器或硬核处理器且占用资源少，使系统可以通过低端FPGA芯片进行构建，性价比高，有很强的可移植性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于FPGA的变压缩比图像压缩系统，其特点是包括图像信号转换模块、图像数据处理模块以及通信模块。图像信号转换模块由摄像头和视频解码芯片组成。图像数据处理模块包括一片FPGA、解码芯片配置模块、图像采集模块、JPEG模块、Huffman控制模块、Huffman编码模块以及数据发送模块。所述Huffman控制模块给Huffman编码模块一个控制信息，控制Huffman编码模块。解码芯片配置模块对视频解码芯片进行初始化，图像采集模块接收摄像头经过视频解码芯片处理后的输入信号，图像数据处理模块将传来的有效数据存入与之相连的SRAM1中，采集完一帧图像之后，由Huffman控制模块对对所采集图像进行分析，然后在Huffman控制模块的控制下进行不同压缩比的JPEG压缩，同时把压缩数据存入SRAM2中，数据发送模块将压缩数据通过通信模块传送至上位机。