專利名稱：多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置及其壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)及方法，具體是指多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置及其壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，消費(fèi)類電子、通信、影視及廣播、計(jì)算機(jī)技術(shù)日益緊密地結(jié)合起來，使得基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體產(chǎn)業(yè)成為本世紀(jì)初發(fā)展最快、規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。
多媒體是建立在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，由其帶來的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能創(chuàng)造身臨其境的神奇效果，從而廣泛應(yīng)用于影視、廣告、游戲、教育、會(huì)展等領(lǐng)域。另一方面，隨著以聯(lián)通、網(wǎng)通為代表的新電信運(yùn)營(yíng)商的崛起和企業(yè)內(nèi)部基于IP的寬帶基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，把需要占用較多帶寬的視頻通訊應(yīng)用到寬帶網(wǎng)絡(luò)上，將成為視訊技術(shù)加速發(fā)展的新動(dòng)力。目前，視訊技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，如網(wǎng)上可視會(huì)議、網(wǎng)上可視電子商務(wù)、網(wǎng)上政務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學(xué)校、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)上研討會(huì)、網(wǎng)上展示廳、個(gè)人網(wǎng)上聊天、可視咨詢等業(yè)務(wù)。但是，以上所有的應(yīng)用都必須壓縮，因?yàn)閭鬏數(shù)臄?shù)據(jù)量之大，單純用擴(kuò)大存儲(chǔ)器容量、增加通信干線的傳輸速率的辦法是不現(xiàn)實(shí)的，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是個(gè)行之有效的解決辦法，通過數(shù)據(jù)壓縮，可以把信息的數(shù)據(jù)量壓下來，以壓縮形式存儲(chǔ)、傳輸，既節(jié)約了存儲(chǔ)空間，又提高了通信干線的傳輸效率，同時(shí)也可使計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻、音頻節(jié)目?？梢?，多媒體數(shù)據(jù)壓縮是非常必要的。實(shí)際上多媒體的關(guān)鍵技術(shù)就體現(xiàn)在多媒體數(shù)據(jù)壓縮上，20世紀(jì)80年代后，ISO、IEC和ITU陸續(xù)制定了各種數(shù)據(jù)壓縮與通信的標(biāo)準(zhǔn)與建議，極其有利的推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的迅速普及和發(fā)展，從圖像和視頻壓縮的發(fā)展可以看到圖像壓縮的操作對(duì)象由像素到塊再走向?qū)ο螅粔嚎s的分辨率逐漸提高，可擴(kuò)展性逐漸增強(qiáng)；壓縮的目的由單純的減少數(shù)據(jù)量走向功能的多元化交互性、可分級(jí)性、靈活性壓縮的方法由單一化走向自適應(yīng)的使用多種壓縮工具。
目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種用于視訊數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)方案，有通過硬件方法實(shí)現(xiàn)的壓縮方案，有通過軟件方法實(shí)現(xiàn)的壓縮方案，但是每秒處理的幀數(shù)受處理器的限制，高效的處理器不僅成本高而且算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)較困難；也有通過硬件方法實(shí)現(xiàn)的多種壓縮方案，比如利用專用壓縮解壓縮功能的芯片實(shí)現(xiàn)視訊數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮解壓縮方案，但還沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的高清晰視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮解壓縮技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種高清視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮的多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高清視頻數(shù)據(jù)的多個(gè)分塊并行壓縮、存儲(chǔ)。
本發(fā)明的目的還在于提供上述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，包括攝像頭、圖像分割處理器、多個(gè)單塊壓縮處理模塊、微處理器、存儲(chǔ)器，各個(gè)單塊壓縮模塊與圖像分割處理器、微處理器分別連接，存儲(chǔ)器與微處理器、各個(gè)單塊壓縮模塊分別連接，圖像分割處理器與攝像頭、微處理器分別連接。
為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述單塊壓縮處理模塊是壓縮芯片或者壓縮解壓縮芯片，包括多標(biāo)準(zhǔn)多通道的MPEG-4壓縮或者壓縮解壓縮芯片。
所述微處理器、圖像分割處理器分別可以是FPGA、DSP或ARM處理器；所述微處理器的數(shù)據(jù)傳輸接口為通用接口，可以是串口、USB口或以太網(wǎng)口；所述存儲(chǔ)器包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。
所述各個(gè)單塊壓縮處理模塊可以共用一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器。
所述的攝像頭為數(shù)字?jǐn)z像頭或模擬攝像頭，其相應(yīng)設(shè)有數(shù)字圖像傳感器或模擬圖像傳感器。當(dāng)采用模擬攝像頭時(shí)，還需配備A/D轉(zhuǎn)換器，即模擬攝像頭通過A/D轉(zhuǎn)換器與圖像分割處理器連接。
如果追求更好的性價(jià)比實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述攝像頭可以采用設(shè)有CMOS數(shù)字圖像傳感器的攝像頭；CMOS數(shù)字圖像傳感器廣泛應(yīng)用于多媒體、工業(yè)檢測(cè)、數(shù)碼攝像、衛(wèi)星遙感、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。隨著多媒體應(yīng)用和CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展，CMOS數(shù)字圖像傳感器在傳感器芯片上集成了A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)、信號(hào)處理、控制和接口等電路，構(gòu)成單片圖像傳感系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)新的成像功能，獲得高質(zhì)量的圖像，并減小體積，降低成本，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有分辨率高達(dá)2592×1944即500萬像素級(jí)以上的CMOS數(shù)字圖像傳感器產(chǎn)品。
如果追求更好的圖像質(zhì)量，所述攝像頭可以采用設(shè)有CCD模擬圖像傳感器的攝像頭，所述CCD模擬圖像傳感器輸出的模擬視頻信號(hào)通過視頻ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻流。
所述微處理器完成帶數(shù)字圖像傳感器或模擬圖像傳感器的攝像頭、圖像分割處理器、各單塊壓縮處理模塊及存儲(chǔ)器的配置及控制邏輯，拼合各單塊壓縮處理模塊壓縮后的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)或通過通用接口外輸。
采用上述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)方法，包括以下步驟(1)在所述微處理器控制下，設(shè)有數(shù)字圖像傳感器的攝像頭采集高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)并傳送給所述圖像分割處理器，或者設(shè)有模擬圖像傳感器的攝像頭采集高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后再傳送給所述圖像分割處理器；(2)在所述微處理器同步脈沖控制下，所述圖像分割器將每幀高清視頻圖像分割成子圖像塊，所述子圖像塊的塊數(shù)及塊的大小由單塊壓縮處理模塊的處理能力確定；(3)所述各單塊壓縮處理模塊分別完成單塊子圖像塊的壓縮并加進(jìn)時(shí)間基準(zhǔn)信息，在微處理器控制下，將帶有時(shí)間基準(zhǔn)信息的各個(gè)單塊子圖像塊壓縮后的數(shù)據(jù)直接傳送給外接的多媒體播放設(shè)備，或者傳送給各單塊壓縮處理模塊相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器空間，保證做圖像拼合時(shí)處理的是同一幅高清圖像中的視頻圖像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的多個(gè)分塊并行壓縮。
所述多媒體播放設(shè)備可以是本地PC機(jī)、服務(wù)器或其他便攜式多媒體播放器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果實(shí)現(xiàn)了高清視頻數(shù)據(jù)的壓縮，并且可以高效的適用于任何的高清視頻圖像采集系統(tǒng)，特別是應(yīng)用在大屏幕DLP背投拼接顯示墻系統(tǒng)中，不僅可以高效的完成視頻圖像的采集而且能夠長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)地進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，在提高多媒體產(chǎn)品品質(zhì)及改善高清晰視頻壓縮性能方面效果顯著。


圖1是本發(fā)明多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置外接多媒體播放設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是本發(fā)明多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置外接圖像拼合模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是圖1所示圖像分割處理器將一幀1920×1080高清視頻數(shù)據(jù)分割為6塊的原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例一如圖1、2所示，本多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，包括攝像頭1、圖像分割處理器2、多個(gè)單塊壓縮處理模塊3、微處理器4、存儲(chǔ)器5，各個(gè)單塊壓縮模塊3與圖像分割處理器2、微處理器4分別連接，存儲(chǔ)器5與微處理器、各個(gè)單塊壓縮模塊3分別連接，圖像分割處理器2與攝像頭1、微處理器4分別連接。
所述單塊壓縮處理模塊3是壓縮芯片或壓縮解壓縮芯片，可以采用多標(biāo)準(zhǔn)多通道的MPEG-4壓縮芯片或壓縮解壓縮芯片。帶有主機(jī)接口的多通道多標(biāo)準(zhǔn)的壓縮芯片或壓縮解壓縮芯片，其可同時(shí)以不同的分辨率編解碼每一個(gè)視頻通道的數(shù)據(jù)流，并支持不同的分辨率和幀率，適用于數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)、視頻傳輸服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)/便攜式攝像機(jī)等。
所述微處理器4、圖像分割處理器2可以是FPGA、DSP或ARM處理器；所述微處理器4的數(shù)據(jù)傳輸接口為通用接口4-1，可以是串口、USB口或以太網(wǎng)口；所述存儲(chǔ)器5包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。所述各個(gè)單塊壓縮處理模塊3可以共用一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器5。
所述的攝像頭1為數(shù)字?jǐn)z像頭或模擬攝像頭，其相應(yīng)設(shè)有數(shù)字圖像傳感器或模擬圖像傳感器。當(dāng)采用模擬攝像頭時(shí)，還需配備A/D轉(zhuǎn)換器，即模擬攝像頭通過A/D轉(zhuǎn)換器與圖像分割處理器2連接。
如圖1、2、3所示，本多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置是這樣實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的多個(gè)分塊并行壓縮的(1)在微處理器4控制下，設(shè)有數(shù)字圖像傳感器的攝像頭1采集一幅分辨率為1920×1080的高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)并傳送給圖像分割處理器2，或者設(shè)有模擬圖像傳感器的攝像頭1采集一幅分辨率為1920×1080的高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后再傳送給圖像分割處理器2；
(2)在微處理器4同步脈沖控制下，圖像分割處理器2將每幀高清視頻圖像分割成子圖像塊，子圖像塊的塊數(shù)及塊的大小由單塊壓縮處理模塊3的處理能力確定如圖1所示，單塊壓縮處理模塊3有6個(gè)，單塊壓縮處理模塊3能夠壓縮分辨率為640×540的圖像，那么就可以將一幅1920×1080的圖像分割為6塊，分割原理如圖3所示，然后以塊為單位同時(shí)將6塊子圖像塊的數(shù)據(jù)由該圖像分割處理器2同時(shí)傳送給各個(gè)單塊壓縮處理模塊3；(3)所述各單塊壓縮處理模塊3分別完成單塊子圖像塊的壓縮并加進(jìn)時(shí)間基準(zhǔn)信息，在微處理器4控制下，將帶有時(shí)間基準(zhǔn)信息的各個(gè)單塊子圖像塊壓縮后的數(shù)據(jù)直接傳送給外接的多媒體播放設(shè)備6，或者傳送給各單塊壓縮處理模塊3相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器5空間，保證做圖像拼合時(shí)處理的是同一幅高清圖像中的視頻圖像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的多個(gè)分塊并行壓縮。
所述多媒體播放設(shè)備6可以是本地PC機(jī)、服務(wù)器或其他便攜式多媒體播放器，當(dāng)所述微處理器4的數(shù)據(jù)傳輸接口使用以太網(wǎng)口時(shí)，可以通過以太網(wǎng)控制器和集線器實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)傳輸及為遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和中心聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)提供可擴(kuò)展性等技術(shù)，將這些圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器，以供服務(wù)器進(jìn)行圖像處理或顯示等，同時(shí)，服務(wù)器也可以通過網(wǎng)絡(luò)向圖像采集前端發(fā)送控制信號(hào)、顯示信息，向終端查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)、設(shè)備信息以及發(fā)布網(wǎng)絡(luò)的輔助協(xié)議數(shù)據(jù)包等。
如圖1所示，微處理器4可以讀取存儲(chǔ)器5內(nèi)帶有時(shí)間基準(zhǔn)信息的各個(gè)單塊子圖像塊壓縮后的數(shù)據(jù)傳送給外接的多媒體播放設(shè)備6，進(jìn)行解壓縮、圖像拼合及播放。
當(dāng)單塊壓縮處理模塊采用壓縮解壓縮芯片時(shí)，如圖2所示，微處理器4也可以讀取存儲(chǔ)器5內(nèi)帶有時(shí)間基準(zhǔn)信息的各個(gè)單塊子圖像塊壓縮后的數(shù)據(jù)，送回帶有解壓縮功能的單塊壓縮處理模塊3進(jìn)行圖像的解壓縮并送到外接的圖像拼合模塊7進(jìn)行圖像的拼合，然后送到顯示裝置8進(jìn)行回放顯示。
如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于包括攝像頭、圖像分割處理器、多個(gè)單塊壓縮處理模塊、微處理器、存儲(chǔ)器，各個(gè)單塊壓縮模塊與圖像分割處理器、微處理器分別連接，存儲(chǔ)器與微處理器、各個(gè)單塊壓縮模塊分別連接，圖像分割處理器與攝像頭、微處理器分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述單塊壓縮處理模塊為壓縮芯片或壓縮解壓縮芯片，包括多標(biāo)準(zhǔn)多通道的MPEG-4壓縮芯片或壓縮解壓縮芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述微處理器是FPGA、DSP或ARM處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述圖像分割處理器是FPGA、DSP或ARM處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述微處理器的數(shù)據(jù)傳輸接口為通用接口，包括串口、USB口或以太網(wǎng)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述存儲(chǔ)器包括SD、HDD、DDR、SDRAM、FLASH。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述各個(gè)單塊壓縮處理模塊共用一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述攝像頭設(shè)有數(shù)字圖像傳感器或模擬圖像傳感器。
9.采用權(quán)利要求1所述多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)方法，其特征在于包括以下步驟(1)在所述微處理器控制下，設(shè)有數(shù)字圖像傳感器的攝像頭采集高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)并傳送給所述圖像分割處理器，或者設(shè)有模擬圖像傳感器的攝像頭采集高清數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后再傳送給所述圖像分割處理器；(2)在所述微處理器同步脈沖控制下，所述圖像分割器將每幀高清視頻圖像分割成子圖像塊，所述子圖像塊的塊數(shù)及塊的大小由單塊壓縮處理模塊的處理能力確定；(3)所述各單塊壓縮處理模塊分別完成單塊子圖像塊的壓縮并加進(jìn)時(shí)間基準(zhǔn)信息，在微處理器控制下，將帶有時(shí)間基準(zhǔn)信息的各個(gè)單塊子圖像塊壓縮后的數(shù)據(jù)直接傳送給外接的多媒體播放設(shè)備，或者傳送給各單塊壓縮處理模塊相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器空間，從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的多個(gè)分塊并行壓縮。
全文摘要
本發(fā)明提供多個(gè)分塊并行壓縮視頻數(shù)據(jù)裝置及其壓縮方法，裝置包括攝像頭、圖像分割處理器、多個(gè)單塊壓縮處理模塊、微處理器、存儲(chǔ)器，各個(gè)單塊壓縮模塊與圖像分割處理器、微處理器分別連接，存儲(chǔ)器與微處理器、各個(gè)單塊壓縮模塊分別連接，圖像分割處理器與攝像頭、微處理器分別連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高清視頻數(shù)據(jù)的壓縮，并且可以高效的適用于任何的高清視頻圖像采集系統(tǒng)，特別是應(yīng)用在大屏幕DLP背投拼接顯示墻系統(tǒng)中，不僅可以高效的完成視頻圖像的采集而且能夠長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)地進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，在提高多媒體產(chǎn)品品質(zhì)及改善高清晰視頻壓縮性能方面效果顯著。
文檔編號(hào)H04N7/24GK101039417SQ20071002771
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者盧如西, 張軍, 楊月 申請(qǐng)人:廣東威創(chuàng)日新電子有限公司