基于FPGA+ARM的高速计算机屏幕信息记录系统

2 实验结果与性能

2.1 算法性能验证

系统设计初期，用软件对算法的性能进行了验证。在PC上对一组Lena等标准图像进行压缩，得到不同的重建图像，对重建图像求解PSNR值，式(2)为PSNR计算公式。其中Mean Square Error(MSE)表示原始图像和重建图像对应像素的均方误差值。

表1为本系统采用算法与JPEG及JPEG2000对标准图像压缩后重建图像的PSNR比较。从表中可以看出，本系统采用算法远优于JPEG，接近JPEG2000。PSNR值的比较以压缩比（对应表中Bitrate）为基准，即在相同压缩比的情况下对比PSNR值。

2.2 硬件实现和硬件压缩

硬件系统电路板采用10层板制作工艺，电路板面积为30.8 cm×16.7 cm，在100 MHz工作频率下对系统测试，结果表明系统工作稳定。表2为系统对1 600×1 200、1 280×1 024和1 024×768三种常见分辨率的计算机屏幕进行的记录，记录的图像源采用了各类计算机屏幕常见图像，如Word文档、PPT文件、动态雷达图像和一段视频。其中，PPT的平均翻页速度为60 s。由表2可以看出，系统对于Word文档、PPT文档等只有局部变化的图像能够达到非常高的压缩比，压缩帧率约为60帧/s。

本文结合应用提出图像压缩算，以FPGA为核心计算平台，设计了一套计算机屏幕图像记录系统。系统实现了对1 280×1 024×24 bit图像每秒记录27帧，对1 600×1 200×24 bit图像每秒记录17帧，对PPT、Word文档等只有局部变化的屏幕图像每秒可记录60帧，且压缩后重建图像质量优于JPEG，与JPEG2000接近。同时，对于压缩后的码流，系统采用ARM以文件的方式管理，有利于码流本地存储以及通过网络传输等灵活的应用。另外，系统支持多种输入接口，提高了硬件系统的灵活性，具有广阔的应用前景。