CN101039417A - 多个分块并行压缩视频数据装置及其压缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供多个分块并行压缩视频数据装置及其压缩方法，装置包括摄像头、图像分割处理器、多个单块压缩处理模块、微处理器、存储器，各个单块压缩模块与图像分割处理器、微处理器分别连接，存储器与微处理器、各个单块压缩模块分别连接，图像分割处理器与摄像头、微处理器分别连接。本发明实现了高清视频数据的压缩，并且可以高效的适用于任何的高清视频图像采集系统，特别是应用在大屏幕DLP背投拼接显示墙系统中，不仅可以高效的完成视频图像的采集而且能够长时间实时地进行压缩和存储，在提高多媒体产品品质及改善高清晰视频压缩性能方面效果显著。
Description
技术领域
本发明是涉及多媒体数据压缩技术及方法，具体是指多个分块并行压缩视频数据装置及其压缩方法。
背景技术
随着互联网的飞速发展，消费类电子、通信、影视及广播、计算机技术日益紧密地结合起来，使得基于互联网的多媒体产业成为本世纪初发展最快、规模最大的产业之一。
多媒体是建立在计算机图形学、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科基础上的综合性极强的高新信息技术，由其带来的虚拟现实技术能创造身临其境的神奇效果，从而广泛应用于影视、广告、游戏、教育、会展等领域。另一方面，随着以联通、网通为代表的新电信运营商的崛起和企业内部基于IP的宽带基础网络的建设，把需要占用较多带宽的视频通讯应用到宽带网络上，将成为视讯技术加速发展的新动力。目前，视讯技术的应用范围很广，如网上可视会议、网上可视电子商务、网上政务、网上购物、网上学校、远程医疗、网上研讨会、网上展示厅、个人网上聊天、可视咨询等业务。但是，以上所有的应用都必须压缩，因为传输的数据量之大，单纯用扩大存储器容量、增加通信干线的传输速率的办法是不现实的，数据压缩技术是个行之有效的解决办法，通过数据压缩，可以把信息的数据量压下来，以压缩形式存储、传输，既节约了存储空间，又提高了通信干线的传输效率，同时也可使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目。可见，多媒体数据压缩是非常必要的。实际上多媒体的关键技术就体现在多媒体数据压缩上，20世纪80年代后，ISO、IEC和ITU陆续制定了各种数据压缩与通信的标准与建议，极其有利的推动了标准化数据压缩技术的迅速普及和发展，从图像和视频压缩的发展可以看到：图像压缩的操作对象由像素到块再走向对象；压缩的分辨率逐渐提高，可扩展性逐渐增强；压缩的目的由单纯的减少数据量走向功能的多元化：交互性、可分级性、灵活性：压缩的方法由单一化走向自适应的使用多种压缩工具。
目前市场上出现了多种用于视讯数据压缩的技术方案，有通过硬件方法实现的压缩方案，有通过软件方法实现的压缩方案，但是每秒处理的帧数受处理器的限制，高效的处理器不仅成本高而且算法复杂，实现较困难；也有通过硬件方法实现的多种压缩方案，比如利用专用压缩解压缩功能的芯片实现视讯数据的实时压缩解压缩方案，但还没有实现真正意义上的高清晰视频数据实时压缩解压缩技术方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高清视频数据实时压缩的多个分块并行压缩视频数据装置，其能够实现对高清视频数据的多个分块并行压缩、存储。
本发明的目的还在于提供上述多个分块并行压缩视频数据装置的多个分块并行压缩视频数据方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：多个分块并行压缩视频数据装置，包括摄像头、图像分割处理器、多个单块压缩处理模块、微处理器、存储器，各个单块压缩模块与图像分割处理器、微处理器分别连接，存储器与微处理器、各个单块压缩模块分别连接，图像分割处理器与摄像头、微处理器分别连接。
为更好地实现本发明，所述单块压缩处理模块是压缩芯片或者压缩解压缩芯片，包括多标准多通道的MPEG-4压缩或者压缩解压缩芯片。
所述微处理器、图像分割处理器分别可以是FPGA、DSP或ARM处理器；所述微处理器的数据传输接口为通用接口，可以是串口、USB口或以太网口；所述存储器包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。
所述各个单块压缩处理模块可以共用一个或多个存储器。
所述的摄像头为数字摄像头或模拟摄像头，其相应设有数字图像传感器或模拟图像传感器。当采用模拟摄像头时，还需配备A/D转换器，即模拟摄像头通过A/D转换器与图像分割处理器连接。
如果追求更好的性价比实现本发明，所述摄像头可以采用设有CMOS数字图像传感器的摄像头；CMOS数字图像传感器广泛应用于多媒体、工业检测、数码摄像、卫星遥感、医学等领域。随着多媒体应用和CMOS工艺技术的发展，CMOS数字图像传感器在传感器芯片上集成了A/D转换器(ADC)、信号处理、控制和接口等电路，构成单片图像传感系统，以实现新的成像功能，获得高质量的图像，并减小体积，降低成本，目前市场上已经有分辨率高达2592×1944即500万像素级以上的CMOS数字图像传感器产品。
如果追求更好的图像质量，所述摄像头可以采用设有CCD模拟图像传感器的摄像头，所述CCD模拟图像传感器输出的模拟视频信号通过视频ADC转换成数字视频流。
所述微处理器完成带数字图像传感器或模拟图像传感器的摄像头、图像分割处理器、各单块压缩处理模块及存储器的配置及控制逻辑，拼合各单块压缩处理模块压缩后的数据并存储或通过通用接口外输。
采用上述多个分块并行压缩视频数据装置的多个分块并行压缩视频数据方法，包括以下步骤：
(1)在所述微处理器控制下，设有数字图像传感器的摄像头采集高清数字视频图像数据并传送给所述图像分割处理器，或者设有模拟图像传感器的摄像头采集高清数字视频图像数据，经A/D转换器转换后再传送给所述图像分割处理器；
(2)在所述微处理器同步脉冲控制下，所述图像分割器将每帧高清视频图像分割成子图像块，所述子图像块的块数及块的大小由单块压缩处理模块的处理能力确定；
(3)所述各单块压缩处理模块分别完成单块子图像块的压缩并加进时间基准信息，在微处理器控制下，将带有时间基准信息的各个单块子图像块压缩后的数据直接传送给外接的多媒体播放设备，或者传送给各单块压缩处理模块相对应的存储器空间，保证做图像拼合时处理的是同一幅高清图像中的视频图像数据，从而实现视频数据的多个分块并行压缩。
所述多媒体播放设备可以是本地PC机、服务器或其他便携式多媒体播放器。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：实现了高清视频数据的压缩，并且可以高效的适用于任何的高清视频图像采集系统，特别是应用在大屏幕DLP背投拼接显示墙系统中，不仅可以高效的完成视频图像的采集而且能够长时间实时地进行压缩和存储，在提高多媒体产品品质及改善高清晰视频压缩性能方面效果显著。
附图说明
图1是本发明多个分块并行压缩视频数据装置外接多媒体播放设备的结构原理图；
图2是本发明多个分块并行压缩视频数据装置外接图像拼合模块的结构原理图；
图3是图1所示图像分割处理器将一帧1920×1080高清视频数据分割为6块的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1、2所示，本多个分块并行压缩视频数据装置，包括摄像头1、图像分割处理器2、多个单块压缩处理模块3、微处理器4、存储器5，各个单块压缩模块3与图像分割处理器2、微处理器4分别连接，存储器5与微处理器、各个单块压缩模块3分别连接，图像分割处理器2与摄像头1、微处理器4分别连接。
所述单块压缩处理模块3是压缩芯片或压缩解压缩芯片，可以采用多标准多通道的MPEG-4压缩芯片或压缩解压缩芯片。带有主机接口的多通道多标准的压缩芯片或压缩解压缩芯片，其可同时以不同的分辨率编解码每一个视频通道的数据流，并支持不同的分辨率和帧率，适用于数字视频监视系统、视频传输服务系统、网络照相机/便携式摄像机等。
所述微处理器4、图像分割处理器2可以是FPGA、DSP或ARM处理器；所述微处理器4的数据传输接口为通用接口4-1，可以是串口、USB口或以太网口；所述存储器5包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。所述各个单块压缩处理模块3可以共用一个或多个存储器5。
所述的摄像头1为数字摄像头或模拟摄像头，其相应设有数字图像传感器或模拟图像传感器。当采用模拟摄像头时，还需配备A/D转换器，即模拟摄像头通过A/D转换器与图像分割处理器2连接。
如图1、2、3所示，本多个分块并行压缩视频数据装置是这样实现视频数据的多个分块并行压缩的：
(1)在微处理器4控制下，设有数字图像传感器的摄像头1采集一幅分辨率为1920×1080的高清数字视频图像数据并传送给图像分割处理器2，或者设有模拟图像传感器的摄像头1采集一幅分辨率为1920×1080的高清数字视频图像数据，经A/D转换器转换后再传送给图像分割处理器2；
(2)在微处理器4同步脉冲控制下，图像分割处理器2将每帧高清视频图像分割成子图像块，子图像块的块数及块的大小由单块压缩处理模块3的处理能力确定：如图1所示，单块压缩处理模块3有6个，单块压缩处理模块3能够压缩分辨率为640×540的图像，那么就可以将一幅1920×1080的图像分割为6块，分割原理如图3所示，然后以块为单位同时将6块子图像块的数据由该图像分割处理器2同时传送给各个单块压缩处理模块3；
(3)所述各单块压缩处理模块3分别完成单块子图像块的压缩并加进时间基准信息，在微处理器4控制下，将带有时间基准信息的各个单块子图像块压缩后的数据直接传送给外接的多媒体播放设备6，或者传送给各单块压缩处理模块3相对应的存储器5空间，保证做图像拼合时处理的是同一幅高清图像中的视频图像数据，从而实现视频数据的多个分块并行压缩。
所述多媒体播放设备6可以是本地PC机、服务器或其他便携式多媒体播放器，当所述微处理器4的数据传输接口使用以太网口时，可以通过以太网控制器和集线器实现图像监测系统的图像数据传输及为远程实时监测和中心联网监测提供可扩展性等技术，将这些图像数据通过网络上传到服务器，以供服务器进行图像处理或显示等，同时，服务器也可以通过网络向图像采集前端发送控制信号、显示信息，向终端查询设备状态、设备信息以及发布网络的辅助协议数据包等。
如图1所示，微处理器4可以读取存储器5内带有时间基准信息的各个单块子图像块压缩后的数据传送给外接的多媒体播放设备6，进行解压缩、图像拼合及播放。
当单块压缩处理模块采用压缩解压缩芯片时，如图2所示，微处理器4也可以读取存储器5内带有时间基准信息的各个单块子图像块压缩后的数据，送回带有解压缩功能的单块压缩处理模块3进行图像的解压缩并送到外接的图像拼合模块7进行图像的拼合，然后送到显示装置8进行回放显示。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：包括摄像头、图像分割处理器、多个单块压缩处理模块、微处理器、存储器，各个单块压缩模块与图像分割处理器、微处理器分别连接，存储器与微处理器、各个单块压缩模块分别连接，图像分割处理器与摄像头、微处理器分别连接。
2、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述单块压缩处理模块为压缩芯片或压缩解压缩芯片，包括多标准多通道的MPEG-4压缩芯片或压缩解压缩芯片。
3、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述微处理器是FPGA、DSP或ARM处理器。
4、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述图像分割处理器是FPGA、DSP或ARM处理器。
5、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述微处理器的数据传输接口为通用接口，包括串口、USB口或以太网口。
6、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述存储器包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。
7、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述各个单块压缩处理模块共用一个或多个存储器。
8、根据权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置，其特征在于：所述摄像头设有数字图像传感器或模拟图像传感器。
9、采用权利要求1所述多个分块并行压缩视频数据装置的多个分块并行压缩视频数据方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在所述微处理器控制下，设有数字图像传感器的摄像头采集高清数字视频图像数据并传送给所述图像分割处理器，或者设有模拟图像传感器的摄像头采集高清数字视频图像数据，经A/D转换器转换后再传送给所述图像分割处理器；
(2)在所述微处理器同步脉冲控制下，所述图像分割器将每帧高清视频图像分割成子图像块，所述子图像块的块数及块的大小由单块压缩处理模块的处理能力确定；
(3)所述各单块压缩处理模块分别完成单块子图像块的压缩并加进时间基准信息，在微处理器控制下，将带有时间基准信息的各个单块子图像块压缩后的数据直接传送给外接的多媒体播放设备，或者传送给各单块压缩处理模块相对应的存储器空间，从而实现视频数据的多个分块并行压缩。
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