一种高速信号采集方法技术

本发明专利技术提供了一种高速信号采集方法，该方法包括：由CPLD采集数字化后的视频图像数据，通过编码芯片将采集的数据进行编码压缩，然后再将编码压缩后的数据通过AGP总线传输给上位机，最后通过上位机对图像进行解压缩并显示。本发明专利技术提出了一种图像信号采集和处理方法，改善了信号传输存储速度，降低了对信道宽度以及存储空间大小的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号采集，特别涉及一种图像信号采集处理方法。
技术介绍
随着图像与视频处理技术、网络技术和自动控制技术的发展，视频监控系统已从早期模拟监控过渡到数字化网络监控。数字视频监控系统是以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，并采用先进的数字图像压缩、编码、解码和传输技术，从而实现可视化监控。传统的视频采集系统仅支持几种制式的视频数据，很难清晰地抓拍到目标快速变化的瞬时图片，而很多高帧频的摄像头只是对图像进行了简单的采集，并未经过信号的数字的分析处理，使得图像数据的信道传输和存储速度无法摆脱瓶颈。
技术实现思路
为解决上述现有技术所存在的问题，本专利技术提出了一种高速信号采集方法，包括：由CPLD采集数字化后的视频图像数据，通过编码芯片将采集的数据进行编码压缩，然后再将编码压缩后的数据通过AGP总线传输给上位机，最后通过上位机对图像进行解压缩并显示。优选地，所述视频以帧为单位传输，采用隔行扫描，CPLD完成图像数据的接收后，经过格式变换及滤波将图像数据传输给编码芯片进行压缩；压缩打包完成后，将数据回传给CPLD，通过CPLD控制AGP总线接口时序，将数据最终上传给上位机；在编码芯片与CPLD之间设计两个队列缓冲；在CPLD内部IP核中创建内部队列，数据宽度为32位，采用了独立的读时钟和写时钟，数据达到半满时，半满标志位half_flag置1；数据达到满时，满标志full_flag置1；视频数据采集、处理完成之后，CPLD通过队列的满标志查看队列是否已满，如果未满，则将32位图像数据在写时钟的逻辑控制下写入到所述队列；将半满信号连接到编码芯片的中断引脚，半满信号置高，触发编码芯片的DMA进程，将队列中的图像数据读出；编码芯片先将源图像经过正向预处理后进行离散小波变换，然后对变换的小波系数进行量化处理和熵编码，最后将熵编码后获得的图像数据打包成压缩数据包输出；在解码过程中则按照压缩码流中提供的参数将编码过程进行逆向操作，最终将源图像重构还原出来；编码芯片通过外设接口将CPLD作为其外部存储空间，压缩后的数据通过DMA写到CPLD内部的另一个队列，半满信号触发CPLD内部读数进程，将数据读出，通过AGP总线上传到控制上位机。优选地，所述编码芯片在压缩之前，还包括：对初始图像进行预处理，将彩色图像转换成灰度图像，再把图像分割成8*8的像素块，然后进行如下变换，其变换公式为：F(u,v)=14c(u)c(v)Σx=07Σy=07f(x,y)cos(2x+116uπ)cos(2y+116vπ)]]>式中x，y，u，v＝0，1，…，7；而c(u)＝c(v)并且当u＝0，v＝0时取其他情况取1，x，y代表图像数据矩阵内某个数值的坐标位置；f(x，y)代表图像数据矩阵内的数值；u，v代表变换后矩阵内数值的坐标位置；F(u，v)代表变换后矩阵内的某个数值；经过上述变换后的矩阵数据自然数为频率系数；然后进行Z形扫描，使相同或相邻频率系数在一堆序列中保持相邻的位置，最后转换成一维排列方式；通过Z形扫描后，非零的变换系数就集中在一维数组的前面，而后面就是一串量化为零的变换系数，以进行熵编码；在熵编码中对非零系数编码，非零系数由两部分组成：其中前一部分是非零系数前连续零系数的数量即游程；而后一部分是非零系数的符号和幅值。本专利技术相比现有技术，具有以下优点：改善信号传输存储速度，降低了对信道宽度以及存储空间大小的要求。附图说明图1是根据本专利技术实施例的高速信号采集方法的流程图。具体实施方式下文与图示本专利技术原理的附图一起提供对本专利技术一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本专利技术，但是本专利技术不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本专利技术涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本专利技术的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可以根据权利要求书实现本专利技术。本专利技术的一方面提供了一种高速信号采集方法。图1是根据本专利技术实施例的高速信号采集方法流程图。本专利技术利用多接口、高速率传输的图像处理系统，由CPLD采集数字化后的视频图像数据，通过编码芯片将采集的数据进行编码压缩，然后再将编码压缩后的数据通过AGP总线传输给上位机，最后再通过上位机对图像进行解压缩并显示。本专利技术通过CPLD，对视频解码器进行配置，并接收视频解码器输出的图像数据；同时，采用了通用输出接口，接收标准数字相机输出的图像数据。在CPLD完成对视频数据的采集并经内部队列缓存后，将数据打包并行传输给编码芯片，编码芯片对图像进行JPEG压缩，压缩后的数据通过AGP总线传输给控制上位机，然后通过上位机对图像进行解码显示。视频传输协议是以帧为单位传输，采用隔行扫描。视频解码器采用同步信号嵌入数据内部的输出方式。CPLD完成图像数据的接收后，经过格式变换及滤波将图像数据传输给编码芯片进行压缩。压缩打包完成后，将数据回传给CPLD，通过CPLD控制AGP总线接口时序，将数据最终上传给上位机。为了满足图像数据高速、双向、实时的传输，在编码芯片与CPLD之间设计了两个高速的队列缓冲。在CPLD内部IP核中创建了内部队列，数据宽度为32位，存储容量为3M×32位。采用了独立的读时钟和写时钟，数据达到半满，半满标志位置1(half_flag＝“1”)；达到满，满标志置1(full_flag＝“1”)。视频数据采集、处理完成之后，CPLD通过队列的满标志查看队列是否已满，如果未满，则将32位图像数据在写时钟的逻辑控制下写入到队列；将半满信号连接到编码芯片的中断引脚，半满信号置高，会触发编码芯片的DMA进程，将队列中的图像数据读出。同理，编码芯片通过外设接口将CPLD作为其外部存储空间，压缩后的数据通过DMA写到CPLD内部的另一个队列，半满信号触发CPLD内部读数进程，将数据读出，通过AGP总线上传到控制上位机。对图像数据处理流程，源图像先经过正向预处理后进行离散小波变换，然后对变换的小波系数进行量化处理和熵编码，最后将熵编码后获得的图像数据打包成压缩数据包输出。解码则按照压缩码流中提供的各个参数将编码过程进行逆向操作，最终将源图像重构还原出来。为了防止在编码过程中造成数据的丢失，在采集与编码电路之间设计一组帧缓存电路。输入的视频数据流以帧为单位交替地写入两个不同的SDRAM存储...

【技术保护点】
一种高速信号采集方法，其特征在于，包括：由CPLD采集数字化后的视频图像数据，通过编码芯片将采集的数据进行编码压缩，然后再将编码压缩后的数据通过AGP总线传输给上位机，最后通过上位机对图像进行解压缩并显示。

【技术特征摘要】
1.一种高速信号采集方法，其特征在于，包括：
由CPLD采集数字化后的视频图像数据，通过编码芯片将采集的数据进行
编码压缩，然后再将编码压缩后的数据通过AGP总线传输给上位机，最后通过
上位机对图像进行解压缩并显示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频以帧为单位传输，
采用隔行扫描，CPLD完成图像数据的接收后，经过格式变换及滤波将图像数据
传输给编码芯片进行压缩；压缩打包完成后，将数据回传给CPLD，通过CPLD控
制AGP总线接口时序，将数据最终上传给上位机；在编码芯片与CPLD之间设计
两个队列缓冲；
在CPLD内部IP核中创建内部队列，数据宽度为32位，采用了独立的
读时钟和写时钟，数据达到半满时，半满标志位half_flag置1；数据达到满时，
满标志full_flag置1；视频数据采集、处理完成之后，CPLD通过队列的满标
志查看队列是否已满，如果未满，则将32位图像数据在写时钟的逻辑控制下写
入到所述队列；将半满信号连接到编码芯片的中断引脚，半满信号置高，触发
编码芯片的DMA进程，将队列中的图像数据读出；
编码芯片先将源图像经过正向预处理后进行离散小波变换，然后对变换的
小波系数进行量化处理和熵编码，最后将熵编码后获得的图像数据打包成压缩
数据包输出；在解码过程中则按照压缩码流中提供的参数将编码过程进行逆向
操作，最终将源图像重构还...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伦兵，王红艳，段方杰，
申请(专利权)人：四川特伦特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51