唐聰

摘要:本文設計一種視頻壓縮系統(tǒng),應用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)的傳輸與處理。該系統(tǒng)硬件平臺采用ARM處理器為核心,軟件部分完成H.264編碼庫的移植,最終通過網(wǎng)絡傳輸將壓縮處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程上位機進行解壓和顯示。

關鍵詞:視頻壓縮移植ARM

中圖分類號:TP277 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0013-01

1 設計結構與基本原理

該系統(tǒng)通過CMOS相機采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),將采集到的視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口傳輸給ARM 架構的主處理器上,在SDRAM中以H.264標準對視頻信號進行壓縮處理,最后按照UDP包的格式打包,將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程上位機進行計算與處理。系統(tǒng)構成框架圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)平臺的搭建

本文選擇S3C6410作為該系統(tǒng)主處理器,S3C6410是由三星公司推出的一款低功耗、高性價比的RSIC處理器,它基于ARM11內(nèi)核(ARM1176JZF-S),主頻667M,可廣泛應用于移動電話和通用處理等領域。外部ROM采用64M Nand flash 和64M SDRAM 分別用于系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的存儲等功能。為了實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的采集以及壓縮傳輸,在硬件平臺的基礎上移植Linux內(nèi)核,裁剪Linux2.6.28內(nèi)核,保留內(nèi)核對TCP/IP協(xié)議的支持,并在基于Linux內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)上完成相機驅動、視頻采集應用程序的編寫以及H.264視頻編碼庫的移植。采用UBOOT引導內(nèi)核,文件系統(tǒng)采用cramfs,使其操作簡單、速度快、節(jié)約內(nèi)存空間。最后為嵌入式系統(tǒng)添加網(wǎng)口芯片DM9000驅動嗎,至此整個系統(tǒng)的硬件平臺搭建完畢?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)過采集,編碼,最終被處理器通過網(wǎng)口協(xié)議發(fā)送給遠程上位機。

2.2 基于H.264編碼庫的視頻壓縮

為了達到較高的編碼效率,本文選用第三代視頻編碼標準H.264。在同等條件下,與MPEG-4 ASP編碼標準相比較,H.264壓縮的數(shù)據(jù)占用空間小,節(jié)約50%的碼流,而且在此前提下并不影響圖像的質量,即高質量視頻流壓縮。假如原始大小為88GB的視頻文件,若使用MPEG-2壓縮過后大小為3.5GB,其壓縮率為25∶1,換成H.264編碼后文件大小則為879MB,它的壓縮率將高達102∶1。不但如此,H.264能夠更好的運用于網(wǎng)絡傳輸?shù)念I域。它采用內(nèi)容自適用可變長編碼(CAVLC)和內(nèi)容自適用二進制算術編碼(CABAC),作為糾錯編碼,具有較強的抗誤碼特性,可適應丟包率高、干擾嚴重的無線信道中的視頻傳輸。(圖1)

H.264標準的編碼如圖2:它采用基于塊的混合編碼模式,其基本思想是通過對幀間和幀內(nèi)預測確定出視頻序列中的時間和空間冗余,然后通過固定算法的變換和量化編碼來消除頻域冗余。H.264視頻編碼相對于其他的編碼標準,在一定模式下提高了視頻壓縮編碼性。

3 測量與結果

經(jīng)過大量的分析、計算和論證,本文提出的設計系統(tǒng)符合大部分的遠程監(jiān)控測量系統(tǒng)的應用標準,實際應用于激光測量系統(tǒng)的遠程監(jiān)控,使得該系統(tǒng)性能得到了較大的改善。本文設計中,編解碼過程全部應用H.264標準,經(jīng)測試,監(jiān)控系統(tǒng)再接收數(shù)據(jù)和發(fā)送控制指令時具有較快的響應速度。

4 結語

本文采用當前主流的嵌入式微處理器S3C6410,借鑒傳統(tǒng)的視頻壓縮處理方案的基礎上,加大容量的FLASH 芯片存儲,移植較高版本的linux內(nèi)核,使得本系統(tǒng)具有通用性、安裝方便、穩(wěn)定、可靠、成本低等優(yōu)點,擁有相當廣泛的應用前景。

參考文獻

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