[发明专利]一种超高速图像实时压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高速图像实时压缩和传输技术，特别是超高速工业相机的实时图像压缩和传输技术，可用于100帧/秒以上的实时图像传输，每秒传输的数据量超过600M字节。 

背景技术

近年来，随着集成电路、CCD、CMOS传感器以及操作系统等技术的发展，超高速摄像机已经进入实用性阶段，国产高速摄像机已经在130万像素下，可以达到150帧/秒的采集速度；而国外的同类产品可以在200万像素下，达到2000帧甚至更高的采集速度。越来越多的领域中可以看到高速、超高速摄像机的应用，例如汽车碰撞试验，火焰喷射试验，以及慢动作商业广告等等。 

目前，国内外超高速摄像机均采用快速采集，慢速传输的方式，摄像机内设置了大量存储器，在采满之后就只能停止摄像，等到所有的图像数据导出之后才能继续进行采集，所以目前国际上存储时间最长的摄像机只能高速录像13秒，超过13秒的图像将无法记录。 

发明内容

本发明公开了一种高帧率实时图像压缩方式，采用完全流水线的方式压缩视频，压缩率可达20 ~ 30倍。本发明要解决的技术问题是提供一种超高速的图像实时传输方法，该方法通过实时压缩算法将图像数据进行逐帧压缩，使数据量达到传输带宽需求，实现图像数据的实时传输，并可以进行长时间存储，本方法适用于超过100帧/秒的高速、超高速摄像机。 

本发明专利采用如下的技术解决方案： 

第一步，通过实时图像控制器产生像素的同步时钟。

第二步，利用同步像素作参考，将图像信息送入实时流水线结构的图像压缩电路。 

第三步，在图像压缩电路内对图像进行实时压缩。 

第四步，图像压缩的同时，将压缩好的数据流通过以太网、LVDS线或USB等方式送出。 

    本发明的有益效果是，以同步的像素时钟作为参考，以确保图像压缩的同步性，保证了下一帧图像到来之时，当前帧图像已经完成运算；再通过高速实时压缩电路将图像数据压缩为可容忍的数据量，确保达到实时传输的需求，解决了高速、超高速摄像机传输难，数据存储难的问题，极大地拓宽了高速、超高速摄像机的应用领域，以130万像素、150帧/秒的彩色摄像机为例，采用本方法的摄像机可以实现1小时以上的实时图像存储。 

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案： 

一种基于fpga的高速JPEG压缩处理器，其特征在于，该处理器包括：

一种并行的DCT快速运算单元，可以同时完成6路YUV8x8块运算，即在同一时刻同时处理YUV420的YUV分量；

一种多端口的数据缓冲器，具有8个端口的并行存储器，用于保存基8 DFT之后的临时数据，以便完成DCT变换。

一个地址生成器器，生成的地址用于完成基8快速傅里叶运算后数据的多路存和取，存储到多路的运算结果可以直接用到DCT的二维频率变换。 

一个实时除法器单元，这种除法器需要完成单时钟周期内完成两个有限位宽的整数除法。 

一个地址生成器，计算产生Zig-Zag变换所需要的地址，用于数据量化后的存储地址。 

一个流水线输出的游程编码模块，该模块按照流水线方式输出游程编码后的结果，满足实时性需求 

一个Huffman编码系数储存器，用于量化后的频率系数值查表获得Huffman结果，提高编码效率。