基于VFW的成像聲納視頻壓縮存儲設計

　　摘要：針對聲納系統圖像實時存儲過程中的大數據量問題，本文提了一種聲納視頻壓縮存儲的工程實現方法。采用MPEG-4視頻編碼標準^[1]及Xvid編碼器，基于VFW數字視頻軟件開發包，在VS2010開發環境下實現了對聲吶視頻的高壓縮率、高壓縮質量的實時壓縮存儲。經過實際測試，本文設計方案能夠滿足成像聲納系統在100m滿量程條件下，最高幀率15Hz的應用需求。

　　引言

　　聲納成像在海洋資源開發和海洋防衛等方面有著重要的意義，具有作用距離遠、直觀顯示觀測區域狀況和識別目標等特點，被廣泛地應用于軍事、經濟領域。在成像聲納系統的設計過程中，為了實現對目標更為細膩的刻畫，系統的角度和距離分辨率指標往往都很高。本文設計的成像聲納的相關技術指標為：量程100m，視角90°×20°，波束數538，波束間距0.17°，量程分辨率：2.5cm，最高幀率：15Hz。在工程實踐中，我們需要對聲納的實時畫面進行存儲，以便后期的查閱和分析，在15Hz的幀速率下，每小時產生的圖像需要占據的存儲空間為3600X[15X(100X40X538)]Byte=116.2085GB，對系統存儲能力的要求將會非常苛刻，亟需引入圖像壓縮技術來解決這一問題。

　　1 VFW軟件開發包

　　VFW(Video for Windows)是微軟推出的關于數字視頻的一個軟件開發包，它圍繞AVI文件標準，推出了一整套完整的視頻采集、壓縮解壓縮、回放和編輯API。它可以實現從傳統模擬視頻源得到視頻剪輯，還可以實現影像壓縮和影音播放。由于AVI文件格式在數字視頻技術中被廣泛使用，因此VFW在將來一段時間內仍會有較高的實用價值。用戶不必專門安裝VFW，Windows系統本身就包含了VFW技術。安裝Windows的時候VFW所需的相關組件就會同時被安裝上。VS2010中提供了VFW的頭文件Vfw.h和庫文件Vfw32.lib。在VS2010開發環境中調用VFW，只需要將Vfw32.lib加入工程，并在主對話框源文件HAICADlg.cpp中包含Vfw.h文件。

　　2 聲吶圖像壓縮存儲的實現

　　要進行聲吶圖像壓縮存儲，在選擇了Xvid編碼器的基礎上，還要進行一系列操作，主要包括：AVI文件的初始化、壓縮參數設置、壓縮前后位圖格式設置、判斷壓縮支持、圖像壓縮和存儲。軟件實現流程如圖 1所示。

　　2.1 壓縮前位圖格式的設置

　　本文成像聲吶系統無需進行視頻采集，而是直接接收前端信號處理FPGA上傳的數據。濕端設備上傳的數據是波束形成后得到的，每個距離點處有538個波束，距離像上的點數由探測量程決定，距離分辨率為2.5cm。圖像數據是一個矩陣。