基于SAA6752HS 的嵌入式視頻監控和傳輸系統的設計

引言

人類接受信息中有70%是視頻信息。相對于語音和文字信息來說，視頻信息更直觀，信息量更大，處理和傳輸技術也更為復雜。視頻監控系統作為視頻技術的一個應用領域，在軍事安全等領域發揮著重要的作用。目前視頻監控系統主要采用模擬和數字兩種技術。數字視頻技術不僅能減少視頻傳輸引起的失真，還能對視頻信息進行分析、識別及有效信息提取。因此隨著數字技術的進步，數字視頻監控將成為今后的發展方向。

數字視頻監控的一項核心技術是視頻壓縮技術。視頻信號包含大量的數據信息，通過壓縮手段把信息數據量壓下來，以壓縮形式存儲和傳輸，既緊縮了存儲空間，又提高了通信干線的傳輸效率，同時也使計算機實時處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質量的視頻、音頻節目成為可能。MPEG-2 標準是運動圖像專家組于1995 年正式公布的。它的用處在于可以使運動視音頻數據作為一種計算機可處理的數據形式，并且可以存儲在各種存儲媒體上，可以在現存或未來的網絡上發送、接受，并且可以在現存或未來的廣播信道上傳播。本文討論的就是一種采用MPEG-2 壓縮標準的數字視頻監控系統。

MPEG-2 視頻數據壓縮原理

MPEG-2 圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關性和時間相關性。利用離散余弦變換(DCT) 編碼技術降低空間數據相關性；運動估計和預測技術降低鄰近幀像素的時間相關性來實現幀間數據壓縮。MPEG-2 基本編解碼模型如圖1 所示。圖中虛線上半部分完成視頻編碼功能，虛線下半部分完成視頻解碼功能。

編碼器中的預處理器對原始圖像中的噪聲進行過濾，并將圖像分割成宏塊。對于幀內編碼，宏塊經過DCT 變換、量化和變長編碼后輸出壓縮的視頻數據；對于幀間編碼，運動估計對宏塊的運動進行估測和補償來減少圖像的時序冗余；圖像預測器根據參考幀來預測當前幀，兩者之間的差值經過DCT變換、量化和變長編碼后輸出，由于差值較小可以使編碼所需比特數減少很多；逆量化和IDCT的目的是為了完成參考幀的重現。解碼器中變長解碼、逆量化和IDCT重構幀內編碼的圖像，圖像預測器根據參考幀和運動矢量完成幀間編碼圖像的重現。

圖1 　MPEG-2 編解碼模型圖