基于TMS320DM642和小波分析的红外图像压缩系统研究

论文摘要

本文针对大量图像的传输和记录问题,设计了一种基于DSP的红外视频图像压缩系统,最终在汽车交通事故记录中得到应用。该系统的研究在硬件上主要基于DSP芯片体积小、处理速度快、实时性高、价格低廉等特点以及在软件上采用改进的EZW算法对硬件有很好的适用性等特点。本文在深入研究DSP的技术和理论后,确定了DSP的选型原则,经过分析和比较,选定了DSP的型号,并对系统各组成部分的设计方案进行了选择,对系统各组成模块的功能和特点作了详细的介绍。从硬件结构的角度阐述了DSP芯片的主要特点,并对整体开发框架及流程做了说明。首先,在硬件上本文提出了以TI公司TMS320DM642为中央处理器负责图像编码,视频转换芯片进行图像采集与转换,CPLD协助DSP完成各种接口逻辑时序匹配以及FLASH的读写操作,SDRAM负责图像数据的储器,USB接口完成数据传输的视频图像压缩系统。在构造了系统各部分的电路原理图和PCB图后,对硬件电路板进行了全面调试,确保了硬件电路的合理可行。该系统具有体积小、成本低、工作可靠等优点。其次,在介绍了小波分析在图像压缩应用中的理论基础和经典的EZW算法后,提出了改进的EZW算法,这种改进主要体现在对DSP硬件的适用性和实时性方面,使得改进后的算法充分利用TMS320DM642的硬件资源,使得系统具有良好的实时性。同时,本文对DSP的开发环境、调试工具和软件开发流程、以及DM642压缩系统的优化策略作了比较详尽的介绍,提高了系统的运行效率。最后,作为系统的实际应用,介绍了该系统在汽车交通事故记录中的应用,并给出图像小波分解和解码的结果,实验证明,该图像压缩系统具有很好的实时性,对图像的编解码结果也是令人满意的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 小波图像压缩技术研究现状
• 1.3 DSP 技术研究现状
• 1.4 研究的内容与目的
• 1.5 研究的技术路线
• 1.6 小结
• 2 DSP 技术及系统方案选择
• 2.1 DSP 技术概述
• 2.1.1 DSP 处理器的结构及特点
• 2.1.2 TMS320C6000 系列 DSP
• 2.1.3 TMS320C62X、C67X 的主要功能
• 2.1.4 C64xx 与C62xx、C67xx 的比较
• 2.2 TMS320DM642 多媒体处理器
• 2.2.1 DM642 的CPU 结构
• 2.2.2 DM642 的cache 结构
• 2.2.3 DM642 的硬件外设
• 2.3 系统方案选择
• 2.3.1 DSP 芯片选型
• 2.3.2 视频A/D、D/A 方案选择
• 2.4 小结
• 3 小波分析在图像压缩中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 小波分析基础
• 3.2.1 小波变换
• 3.2.2 多分辨率分析
• 3.2.3 多分辨率滤波器组
• 3.2.4 Mallat 算法
• 3.2.5 二维小波变换
• 3.2.6 图像的多分辨率分解与合成
• 3.3 EZW 算法
• 3.3.1 零树的基本概念
• 3.3.2 如何判断一棵零树
• 3.3.3 EZW 编码算法
• 3.3.4 EZW 解码算法
• 3.4 EZW 算法的改进
• 3.5 小波分析在红外图像压缩中的应用
• 3.6 小结
• 4 DM642 红外图像压缩系统设计
• 4.1 DM642 红外图像压缩系统的总体设计方案
• 4.2 DM642 功能模块设计
• 4.2.1 电源模块
• 4.2.2 时钟模块
• 4.2.3 存储器模块
• 4.2.4 USB 总线与其接口芯片
• 4.3 视频编/解码电路设计
• 4.3.1 ITU-R BT.601 和ITU-R BT.656
• 4.3.2 TMS320DM642 的 video port
• 4.3.3 视频解码电路（A/D）
• 4.3.4 视频编码电路（D/A）
• 4.4 系统工作流程
• 4.5 小结
• 5 图像压缩系统的软件实现
• 5.1 DSP 软件开发工具
• 5.1.1 集成开发环境
• 5.1.2 系统调试工具
• 5.2 DSP 软件编程步骤
• 5.3 系统各模块程序设计
• 5.3.1 系统初始化模块
• 5.3.2 视频采集与转换模块
• 5.3.3 系统引导程序设计
• 5.3.4 Flash 编程
• 5.3.5 USB 固件程序设计
• 5.4 DM642 压缩系统的优化策略
• 5.4.1 编程代码优化
• 5.4.2 Cashe 优化
• 5.4.3 使用EDMA
• 5.5 本系统在汽车交通事故记录中的应用
• 5.6 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 系统硬件实物图和PCB图
• B. 作者在攻读学位期间发表的论文目录