你正在浏览的电子通信论文是利用TMS320C6201芯片进行图像压缩
摘要：介绍了利用TMS320C6201 DSP芯片进行实时图像压缩的软件设计。结合该芯片的编程特点介绍了压缩算法，并给出了部分关键程序，具有一定的参考价值。
关键词：图像压缩 C6201 FDCT变换 霍夫曼编码
图像中含有丰富的信息，在现代科技中将图像作为一种探测手段，正受到越来越广泛的青睐。有很多探测设备，采用扫描成像仪器作为前端探测器。作为一种很常见的情况，成像仪器采集到的图像要通过无线信道进行发送。但是，图像数据通常都是海量数据，无线信道的传输带宽无法满足要求，必须对图像进行压缩处理，才能通过无线信道进行传输。
实现图像实时无线传输必须研制专门的图像压缩，该压缩器须满足如下要求：（１）图像实时压缩?鸦（２）能够较好地保存图像质量。笔者以ＴＩ公司的高速ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１为核心的数字信号处理板作为图像压缩器的硬件平台，通过自行开发的压缩程序，实现了图像的实时压缩。
１ 数字信号处理板的硬件功能框图
数字信号处理板的硬件功能框图如图１所示。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１是一种高性能的定点数字信号处理器。工作频率为２００ＭＨｚ时，每个指令周期为５ｎｓ，运算速度可达１６００ＭＩＰＳ；具有ＶＬＩＷ(甚长指令集)体系结构，每周期８个３２ｂｉｔ的指令并行执行；８个独立的功能单元，有两个１６ｂｉｔ乘法器和６个算术逻辑单元；采用加载存储体系结构，数据在多处理单元之间的传输依靠３２个３２ｂｉｔ的通用寄存器。Ｃ６０００的存储器寻址空间为３２ｂｉｔ,片内有１Ｍｂｉｔ的ＳＲＡＭ。片内ＲＡＭ被分为两块：一是内部程序／ｃａｃｈｅ存储器，二是内部数据存储器。３２ｂｉｔ外部存储器接口（ＥＭＩＦ）可与不同存储器接口，可方便地配置不同速度、不同容量、不同复杂程度的存储器。此外，Ｃ６０００还有两通道Ｂｏｏｔ－ｌｏａｄｉｎｇ ＤＭＡ处理器、１６ｂｉｔ的主机接口ＨＰＩ、两个多通道缓冲串口（ＭｃＢＳＰ），并且其片内锁相环（ＰＬＬ）时钟发生器，可以对输入时钟进行不同的倍频处理。这种芯片用来处理图像压缩这种运算密集型的工作是非常合适的。功能框图的其它部分不再做介绍。
图3 图像压缩器的工作过程方框图
２ 图像压缩算法
图像压缩中的图像有彩色和灰度之分。考虑到彩色图像和灰度图像的压缩类似，且大多数的扫描成象设备扫的是灰度图像，所以仅以灰度图像的压缩为例介绍ＤＳＰ上的图像压缩。图像压缩算法原理图如图２所示。
图中，首先将原始灰度图像分为８×８的图块，然后对每一图像块进行ＦＤＣＴ变换，再将变换得到的ＤＣＴ系数使用量化表进行量化。量化后可得到如下形式的数据：
(x)是不为零的数据）
x x x x 0 0 0 0
x x x 0 0 0 0 0
x x 0 0 0 0 0 0
x 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
该数据在存储器中存放的顺序如下：
z[0] z[1] z[2] z[3] z[4] x[5] z[6] z[7]
z[8] z[9] z[10] z[11] z[12] z[13] z[14] z[15]
z[16] z[17] z[18] z[19] z[10] z[21] z[22] z[23]
z[24] z[25] z[26] z[27] z[28] z[29] z[30] z[31]
z[32] z[33] z[34] z[35] z[36] z[37] z[38] z[39]
z[40] z[41] z[42] z[43] z[44] z[45] z[46] z[47]
z[48] z[49] z[50] z[51] z[52] z[53] z[54] z[55]
z[56] z[57] z[58] z[59] z[60] z[61] z[62] z[63]
在存储器中，非零数据和零数据交替存放，不便于压缩，所以要对数据进行重排列，数据的重排列形式如下：
z[0] z[1] z[5] z[6] z[14] z[15] z[27] z[28]
z[2] z[4] z[7] z[13] z[16] z[26] z[29] z[42]
z[3] z[8] z[12] z[17] z[25] z[30] z[41] z[43]
z[9] z[11] z[18] z[24] z[31] z[40] z[44] z[53]
z[10] z[19] z[23] z[32] x[39] z[45] z[52] z[54]
z[20] z[22] z[33] z[38] z[46] z[51] z[55] z[60]
z[21] z[34] z[37] z[47] z[50] z[56] z[59] z[61]
z[35] z[36] z[48] z[49] z[57] z[58] z[62] z[63]
变换完成后再根据编码表对ＤＣ系数和ＡＣ系数分别进行编码，就完成了图像的压缩。
图4 量化表
３ 利用ＤＳＰ芯片进行图像压缩
３．１ 图像压缩器的工作过程
图像压缩器工作过程方框图如图３所示。
图像数据通过Ｉ／Ｏ接口送入数字信号处理板，由ＤＳＰ芯片中的ＤＭＡ控制器负责将数据放入输入缓冲区中，ＤＳＰ对缓冲的图像数据进行压缩后，通过ＨＰＩ接口将压缩数据送出。
３．２ 编程介绍
这里主要介绍压缩参数初始化和压缩程序。
３．２．１ 压缩参数初始化
由图２所示的图像压缩算法可知，图像压缩过程中需要量化表和编码表，量化表如图４（ａ）所示。
量化操作就是把８×８图块进行ＦＤＣＴ变换，将变换后的的ＤＣＴ系数用量化表元素来除。由于ＤＳＰ中有硬件乘法器和移位指令，为了充分提高程序的执行速度，应该将除法运算转化为乘法运算和移位运算，对上面的量化表元素逐个求倒数并用１６进制表示，如图４（ｂ）所示。
编码表有两个，一个是直流差值编码表，另一个是交流系数编码表，如图５所示。
编码表中的最左端的一列代表中间码字，具体编码时要根据８ｘ８图块的ＤＣＴ系数产生中间码字，再由中间码字查编码表，将中间码字转换为霍夫曼码，完成编码。在ＤＳＰ程序初始化阶段要生成量化表和编码表，量化表可直接将图４（ｂ）所示的量化表元素代入来得到,编码表就要按照霍夫曼码的编码方法生成霍夫曼码来得到。由于在压缩过程中要频繁地查找编码表，因此，编码表的组织形式对程序的执行效率影响很大。
３．２．２ 压缩程序
图像压缩包括Ｆ
