基于DSP的實時圖像處理系統

但是DMA 只適合于數據塊的整體搬移,對于不同數據結構間的數據傳輸,前DSP 的DMA 控制器就無能為力了。所以可以借助ARM7控制DSPDMA 來完成視頻編碼中復雜的數據傳輸。

完成編碼后的視頻數據通過ARM7來進行和外界的傳輸，可以通過Internet、 CDMA或者GSM網絡等，只需要ARM7設計相應的傳輸接口即可。至于ARM7與編碼卡通信可以通過并口、串口、USB口、PCI接口等方式實現。其中PCI 接口方式易于ARM7與編碼器高速傳輸數據，因此可以采用PCI接口。編碼后的數據通過DSP的HPI、PCI橋芯片、PCI總線到達ARM7。ARM7通過DSP的HPI直接對DSP的存儲空間進行訪問。

3 軟件設計及優化

3.1 視頻采集

本系統在視頻采集中設計了一個數據結構將空間連續的先行緩沖區轉化為一個環形的緩沖區，其簡單的示意圖如圖4所示。

采用此方法只要為這個緩沖區分配足夠大的空間，使其中存放的圖像幀的數目至少大于3，這樣就可以保證在對圖像數據進行處理的同時還可以同步進行新的圖像數據的采集，而不會發生任何數據沖突。系統將會永遠保留環形緩沖區中最舊的N幀圖像直至被系統取走。

3.2 視頻編碼

MPEG-4的視頻編碼是基于對象的視頻編碼，它仍然采用傳統的預測編碼、運動補償、DCT變換構成的混合編碼方式。編碼器的核心算法包括運動估計、DCT/IDCT、量化、VLC 等,其中運動估計占據整個編碼器近四分之一的運算量。因此，研究適合DSP 結構的、在速度和編碼質量之間具有良好折中的運動估計算法是實現實時編碼的一個關鍵問題。

在視頻編碼中應該采用塊匹配的運動估計算法，但傳統的塊匹配算法在匹配速度上達不到滿意的效果，因此本系統采用了在三步搜索算法的基礎上改進的四步搜索的塊匹配算法。

四步搜索算法描述如下：

（1）搜索匹配點組成一個菱形窗口，如圖5所示。初始的9個匹配點為菱形的4個頂點、4條邊的中點及菱形的中心點，如圖5中的實心點。對每個點計算SAD的值，選取SAD最小的點。如果該點是此次搜索窗口的中心則跳到第4步，否則到第2步。

圖5 四步搜索算法示意圖

（2）以SAD最小的點為新的菱形匹配點窗口的中心點，其余的匹配點的選取按下面的原則進行。

a)如果SAD最小的點是當前搜索窗口的角上的點，如A點，則取與A點不相鄰的另外5個點，如圖5中的形如的點。選取SAD最小的點，并到第3步；

b）如果SAD最小的點是當前搜索窗口的邊上的點，如B點，則取與B點不相鄰的另外3個點，如圖5中的形如的點。選取SAD最小的點，并到第3步；

c）如果SAD最小的點是當前搜索窗口的中心點C點，則到第4步；

（3）搜索模式同2，最后都到第4步。