嵌入式视频采集系统的设计与实现

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视频采集系统是数字图像获取的最基本手段，是进行数字图像处理、多媒体和网络传输的前提，它可为各种图像处理算法提供待处理的原始数字图像和算法验证平台，随着人们对视频图像需求的激增和各种图像和视频新的压缩标准相继提出，如H.263、H.264、MPEG2、MPEG4和JPEG2000等，对高性能视频采集系统的研究将成为一个热点。
按系统的处理器不同嵌入式视频采集系统大致可分为三类:(1)基于专用视频图像芯片的视频采集系统；(2)基于PC的视频采集系统；(3)基于DSP的视频采集系统。
基于专用视频图像芯片的视频采集系统其核心处理单元为专用图像芯片，该图像芯片决定系统的功能，其应用主要针对某一类产品（如数码摄像机），所以具有一定的局限性。而基于PC机的视频采集系统最为普遍的就是基于视频采集卡获取数字化视频信息，通过运行相应的PC程序实现视频的采集、显示与存储，但是目前基于PC的算法程序通常处理时间较长，很难实现实时的图像处理应用。
相比基于专用视频图像芯片和基于PC的视频采集系统而言，嵌入式视频采集系统可完成视频的实时采集、传输以及各种视频压缩算法和图像处理算法的实现，根据不同的应用，可以编制不同的图像处理程序，所以具有更大的灵活性，并且设计与实现简单，硬件设计一般采用基于DSP的视频采集系统,即“CCD+视频信号处理芯片+CPLD/FPGA/EPLD +DSP”的模式实现。其中，视频信号处理芯片进行信号的A/D转换，CPLD或EPLD或FPGA用于视频采样控制，DSP对采集的数据进行处理。嵌入式视频图像采集系统主要包括硬件设计、软件设计和操作系统3个部分。
1 嵌入式视频采集系统的硬件设计
1.1 视频采集系统的基本构成
基于DSP的视频采集系统要求对视频信号具备采集、实时显示，对图像的处理和分析功能。因此，一个视频采集系统通常可由如下五部分构成:视频图像的采集、视频图像的显示输出、各种同步逻辑控制、视频图像的分析和处理、视频数据的存储。因此，对于视频采集系统的基本构成可用图1所示框图描述。

1.2基于DSP的视频采集系统
图2给出了基于TMS320DM642[1]与TVP5150[2]构成的视频采集系统[3]，TMS320DM642可以直接和视频编解码器接口，该系统可同时完成四路视频图像的实时采集、传输以及各种视频压缩算法和图像处理算法的实现，根据不同的应用，可以编制不同的图像处理程序。TMS320DM642有自己的图像处理库函数，可以实现各类图像处理算法。因此，该系统具有更大的灵活性与通用性。

1.2.1 TMS320DM642简介
TMS320DM642是TI推出的一款面向数字多媒体应用的DSP，它在TI的C64x DSP内核基础上进一步集成了完备的视频/音频输入/输出接口、以太网接口、PCI-66总线等片上外设，不仅能使用户很方便地对音频/视频等各种复杂的运算进行高速处理，还能为方便、无缝地接口视频/音频编解码器件和以太网/PCI总线等数据传输接口。因此，它非常适用于VoIP、数字视频服务器、多通道数字视频录像机(DVB)、多通道数字视频监控等应用。

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