基于DSP的JPEG图像压缩设计

系统可以采集到一帧图像的尺寸为320点/行*240行，从SA71113输出的是4:2:2的YcrCb数据格式，一个像素用2个字节表示，一个字节表示Y，另一个字节为Cb和Cr，那么总的数据量为320×240×2=150KB。对于亮度信号，每个像素Y占一个字节，一行共320个字节，用320个存储单元存储一行的Y数据，对于色度信号Cb，一行共320点，每两个像素共用一个色度信号Cb，占一个字节，共160个字节，用160个字节单元存放一行的数据，对于色度信号Cr，存储格式与Cb一样。这样一帧图像数据需要的缓冲区大小为：320×240+160×240×2=150KB。对此选用了8M×32bit的SDRAM，而且选取用了具有3Mbit缓冲的FIFO。

三、JPEG压缩编码算法原理与实现

JPEG压缩编码主要由预处理、DCT变换、量化、Huffman编码等流程构成。

JPEG压缩编码时，需先将原始YcbCr空间的二维图像分成8×8的数据块，然后将各数据块按从左到右，从上到下的顺序分别进行DCT变换、量化、“之”字型（Zig-Zag）扫描和Huffman编码（量化和Huffman编码分别需要量化表和Huffman表的支持）。

DCT优化的实现

DCT变换的快慢决定了整个JPEG算法的速度。因此，采用了行列法来减少计算量。将8×8数据块的DCT转换为16次一维8点DCT变换，只要提高一维DCT的速度就可以提高二维DCT的速度。因此将DCT算法分成两级运算，即第一级蝶形运算，第二级乘法累加运算，减少了运算级数，这样利用DSP的专用指令乘累加运算大大优化了DCT算法。

四、结束语

本文以上述算法和流程为基础，设计以DSP的开发环境，实现JPEG的编码算法，并进行了优化。与基于ASIC的方法相比，具有通用性强、灵活高效的特点。图3为在dsp的CCS调试环境下，采用C和汇编混合编程，对采集的320*240*8位的灰度视频图像进行JPEG标准压缩后复原的图像。

从上面的结果可以看出，整个压缩系统基本上可以实现对视频图像压缩编码。对本算法进行适当修改，可以应用到数码相机，手机等多种嵌入式系统中。同时，该压缩系统可以通过PCI总线控制，将压缩后的码流通过JPEG文件的形式传输给PC机。另外，该压缩系统可以成为一个通用的视频图像采集压缩平台，在该平台上可以实现JPEG2000，H.263，MPEG-2等多种多媒体压缩标准。