[發(fā)明專利]一種基于FPGA的MJPEG壓縮實(shí)現(xiàn)方法和FPGA

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611207295.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN106817584A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳喬喬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司
• 主分類號(hào): H04N19/124
• 分類號(hào): H04N19/124;H04N19/157;H04N19/48;H04N19/70;H04N19/85;H04N19/91
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44281
• 代理人: 江婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的MJPEG壓縮實(shí)現(xiàn)方法和FPGA。

背景技術(shù)

在視頻圖像傳輸系統(tǒng)中，大量視頻圖像數(shù)據(jù)流的傳輸稱為系統(tǒng)瓶頸；通過(guò)MJPEG壓縮算法，可以大大減少視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)所需要的存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬。由于MJPEG壓縮算法比較復(fù)雜，現(xiàn)有的MJPEG壓縮算法一般是采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；但是算法的實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性都受到很大限制，尤其是對(duì)多路高分辨率、高幀率視頻圖像數(shù)據(jù)流壓縮處理，如1080p60f、4k60f。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)MJPEG壓縮算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性差的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于FPGA的MJPEG壓縮實(shí)現(xiàn)方法，包括：

對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換；

將經(jīng)過(guò)離散余弦變換后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行Z變換；

將經(jīng)過(guò)Z變換的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化，并對(duì)量化后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行行程編碼；

對(duì)經(jīng)過(guò)行程編碼后的所述視頻數(shù)據(jù)流按照熵的大小進(jìn)行編碼，壓縮所述視頻數(shù)據(jù)流的大小。

可選的，所述對(duì)經(jīng)過(guò)行程編碼后的所述視頻數(shù)據(jù)流按照熵的大小進(jìn)行編碼包括：對(duì)經(jīng)過(guò)行程編碼后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行哈夫曼編碼。

可選的，所述將經(jīng)過(guò)Z變換的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化包括：

根據(jù)預(yù)存的量化系數(shù)的倒數(shù)，對(duì)相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化。

可選的，在所述對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換之前，還包括：

判斷所述緩存的視頻數(shù)據(jù)流是否為YCbCr格式，若否，則將所述視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)成YCbCr格式。

可選的，在所述對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換之前，還包括：

將所述YCbCr格式的視頻數(shù)據(jù)流中的YY分量和CbCr分量分別緩存。

本發(fā)明還提供一種FPGA，包括：

離散余弦變換模塊，用于對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換；

Z變換模塊，用于將經(jīng)過(guò)離散余弦變換后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行Z變換；

量化模塊，用于將經(jīng)過(guò)Z變換的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化；

第一編碼模塊，用于對(duì)量化后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行行程編碼；

第二編碼模塊，用于對(duì)經(jīng)過(guò)行程編碼后的所述視頻數(shù)據(jù)流按照熵的大小進(jìn)行編碼，壓縮所述視頻數(shù)據(jù)流的大小。

可選的，所述第二編碼模塊還用于：對(duì)經(jīng)過(guò)行程編碼后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行哈夫曼編碼。

可選的，所述量化模塊還用于：

根據(jù)預(yù)存的量化系數(shù)的倒數(shù)，對(duì)相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化。

可選的，還包括轉(zhuǎn)換模塊，用于：

在所述離散余弦變換模塊將所述緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換之前，判斷所述視頻數(shù)據(jù)流是否為YCbCr格式，若否，則將所述視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)成YCbCr格式。

可選的，還包括緩存模塊，用于將所述YCbCr格式的視頻數(shù)據(jù)流中的YY分量和CbCr分量分別緩存。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于FPGA的MJPEG壓縮實(shí)現(xiàn)方法和FPGA，對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換，然后再將視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行Z變換，將經(jīng)過(guò)Z變換的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化，然后對(duì)視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行行程編碼，以及哈夫曼編碼，進(jìn)一步壓縮視頻數(shù)據(jù)流的大小。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，利用FPGA具有豐富的可編程邏輯資源的特點(diǎn)，在FPGA上實(shí)現(xiàn)MJPEG壓縮，保證了壓縮的實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的基于FPGA的MJPEG壓縮方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的FPGA組成示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的基于FPGA的MJPEG壓縮系統(tǒng)組成示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例提供一種基于FPGA的MJPEG壓縮方法，請(qǐng)參見圖1，具體包括：

S101、對(duì)緩存的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行離散余弦變換；

S102、將經(jīng)過(guò)離散余弦變換的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行Z變換；

S103、將經(jīng)過(guò)Z變換的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行量化，并對(duì)量化后的所述視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行行程編碼，壓縮視頻數(shù)據(jù)流的大小。