1 數字圖像處理系統概述
1．1 系統結構
圖像處理系統以DM642高性能通用DSP芯片為核心。圖l為系統框圖。
1．2 DM642芯片的特點(diǎn)
一般的數字信號處理器(DSP)芯片內部采用程序和數據分開(kāi)的哈佛結構，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線(xiàn)操作，提供特殊的DSP指令，在視頻和圖像處理中得到廣泛應用；采用的超長(cháng)指令字(VLIW)體系結構由多個(gè)并行運行的執行單元組成，這些單元在單個(gè)周期內可執行多條指令，并行是獲得高性能的關(guān)鍵。DM642是目前DSP芯片性能最高的產(chǎn)品，除了有更高的時(shí)鐘頻率外，還擴展了許多新的指令，增加了額外的數據通道，寄存器的數量也增加了一倍。這些擴展使得CPU可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內處理更多的數據，從而獲得更高的運算性能。
DM642芯片集成了各種片內外設，使得開(kāi)發(fā)視頻和圖像領(lǐng)域的應用更為方便。它帶有三個(gè)可配置的視頻端口，提供與視頻輸入、視頻輸出以及碼流輸入的無(wú)縫接口。這些視頻端口支持許多格式的視頻輸入/輸出，包括BT．656、HDTV Y／C、RGB以及MPEG-2碼流的輸入。利用IDM642開(kāi)發(fā)視頻編碼器／解碼器，其視頻輸入／輸出部分只需要一塊視頻采集芯片／顯示芯片即可，如Phillips的SAA7115／SAA7105，無(wú)需外加邏輯控制電路和FIFO緩存，使硬件系統更為簡(jiǎn)單和穩定。
2 系統硬件設計
2．1 視頻采集電路
本系統采用的視頻解碼芯片是Philips公司的SAA7115。從模擬視頻輸入口輸入的全電視信號在SAN7115內部經(jīng)過(guò)鉗位、抗混疊濾波、A／D轉換、YUV分離電路之后，在YUV到YCrCb的轉換電路中轉換成BT．656視頻數據流，輸入到壓縮核心單元DM642中。SAA7115內部寄存器參數的配置和狀態(tài)的讀出通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行。視頻采集接口的原理如圖2所示。
2．2 視頻端口電路
在本系統中，提供了三個(gè)視頻端口(VP0、VPl、VP2)，它們與公共視頻解碼器和視頻編碼器物理相接。同時(shí)相應地提供了三個(gè)可配置的VP0、VPl、VP2通道，它們與公共視頻解碼器和視頻編碼器無(wú)縫連接。其中VP0和VPl通道配置為8位BT．656作為視頻輸入口，用于接收來(lái)自SAA7115采集的視頻信號；VP2通道相應也配置為8位BT．656作為視頻輸出口，用于給SAA7105發(fā)送視頻信號。視頻數據的行／場(chǎng)同步信號包含在BT．656數字視頻數據流的EAV和SAV時(shí)基信號中，視頻端口只需視頻時(shí)鐘和使能信號即可。
2．3 擴展存儲器電路
DM642內部有16KB的一級程序緩存，16KB的一級數據緩存和256KB的程序數據共享二級緩存。但這對于直接處理圖象數據是不夠的，因此擴展了兩片32MB的SDRAM來(lái)存放原始圖像數據，4MB的FLASH來(lái)存放應用程序。二者都映射到DM642的外部數據空間。
2．4 視頻顯示電路
本系統采用的視頻編碼芯片是Philips公司的SAN7105，它跟SAA7115芯片的功能正好相反。它接受來(lái)自VP2通道配置的8位BT．656視頻信號，經(jīng)過(guò)SAA 7115內部的YCrCb到YUV的轉換電路、YUV合成電路、D／A轉換、鉗位等變成全電視信號的模擬視頻信號，輸出到顯示器。SAA7105內部寄存器參數的配置和狀態(tài)的讀出通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行。視頻顯示接口的原理如圖4所示。
3 系統軟件工作流程設計
首先DSP通過(guò)上電初始化并對其加載程序；DSP開(kāi)始執行編碼程序，從視頻端口獲取實(shí)時(shí)采集的視頻，如圖l所示。SAA7115輸出BT．656格式的數字視頻，作為DM642VPORT的輸入，VPORT輸出YUV(4：2：0)格式的圖像，作為編碼程序的輸入；DSP完成一幀圖像的編碼，通過(guò)幀標記判斷觸發(fā)存儲事件。圖像處理程序通過(guò)調用存儲空間的圖像數據進(jìn)行各種處理。然后通過(guò)調用解碼程序把視頻數據傳送到SAA7105進(jìn)行視頻的播放。系統工作流程如圖5。
4 結論
由于信息社會(huì )的高速發(fā)展，數字圖像處理技術(shù)日益變得更加成熟，離人們的生活越來(lái)越近，因此需要更好地了解此技術(shù)。本文基于TI公司DM642芯片的基礎上，詳細地介紹了圖像處理的全過(guò)程，讓讀者能更快更好地掌握和應用。
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