视频图像处理系统( 二 ) _生活百科

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分类视频图像处理系统以其种类和综合特点来说可以分为基于PC的视频图像处理系统和基于DSP或FPGA的图像处理系统。基于PC的视频图像处理系统基于PC的视频图像处理系统是架构在基于冯·诺依曼架构计算机平台上的，套用广泛且适用性强。一般情况下，由视频採集卡完成视频图像的採集，视频採集卡以PCI接口与PC机相连。视频信号进入PC机后，由架构于作业系统之上的软体负责图像的处理和显示。PC机的记忆体和硬碟则用于存储图像数据。随着视频採集卡性能的提升和计算机处理能力的提高，越来越多的基于PC的多媒体开发技术得以在PC上实现如Direct X系列，同时更多丰富的套用也在不断的涌现。基于PC的视频图像处理系统大致经过了以下几个发展阶段：第一阶段大体上是20世纪60年代末到80年代中期，主要以体积较大，功能强大，价格也比较昂贵的机箱式的图像计算机以及图像分析系统为主。主要的代表产品有美国和英国的一些公司推出的各种图像计算机以及图像分析系统。第二阶段是从80年代中期到90年代初期，主要以小型化的插卡式系统为主。通过把採集卡插到计算机内，即可和计算机构成图像採集系统。这个时期主流机型都採用PC，计算机汇流排採用ISA汇流排。视频採集卡大都是採用大规模积体电路或是专用积体电路。第三阶段是从90年代初开始，这个阶段的系统结构并没有发生变化仍是採用插卡式。随着PCI汇流排技术的成熟，因为其性能的优越性而採用PCI汇流排的产品逐步取代採用ISA汇流排接口的产品。国内为都出现了很多相关产品，本文採用的Decklink的非线性编辑卡就是其中的佼佼者。该类产品的特点是：视频採集卡採用PCI汇流排与PC相连，在Windows作业系统上运用相关多媒体技术平台，开发视频图像处理软体。基于DSP或FPGA的视频图像处理系统伴随着数位讯号处理器(DSP)和现场可程式门阵列(FPGA)晶片集成度，运算性能的迅猛提高，大规模积体电路和专用积体电路的造价大幅度降低，这些晶片成为脱机图像系统的主流处理器。在DSP技术发展较早的国家如美国TI公司在DSP市场上的主导地位使得TI公司的视频图像处理平台一直在世界上处于领先地位。国内的DSP技术虽然起步较晚，但近些年发展很快。90年代末就有相当套用水平的产品出现。採用DSP晶片如TI的DSP系列来构建处理系统是运用其数学运算单元(MAC)，同时在硬体上配备不同等级的流水结构和哈佛结构来实现高速实时的数位讯号处理。但由于固定的硬体结构，流水线等级以及编程指令集的差异性使得DSP在开发过程中仍存在一些缺陷。採用可程式逻辑器件FPGA来构建处理系统相比DSP就显得较为灵活。因为其较好的逻辑器件的基础，可以用来定製各种专用电路，摆脱了专用晶片的束缚。开发人员在开发过程中可以灵活的使用其强大的逻辑资源和暂存器资源来实现自己的设计理念。同时，FPGA拥有比DSP更为强大的计算速度，并行执行硬体的方式可以应对大量的高速电子线路的设计需求。随着半导体工艺的进步加速了FPGA成本的降低，并使其性能显着提高，进一步缩短设计周期，减少了开发成本。从发展现状来看，在没有特殊限制的场合中，通用的视频图像处理系统的构建仍然以计算机+视频採集开为主流配置，主要是因为视频採集卡和计算机硬体性能的不断提升以及PCI汇流排的高速吞吐能力。专用的视频图像处理系统将主要构建于大规模积体电路之上，主要代表仍然是DSP和FPGA平台。随着半导体技术的迅速发展，专用的视频图像处理系统的开发与套用将会发展到更加细分更高的水平。套用(1)航天航空方面。主要运用在太空成像、飞机遥感和卫星遥感技术中。这些图像无论是在成像、存储、传输过程中，还是在判读分析中，都必须採用图像处理方法。世界各国都在利用卫星所获取的图像进行资源调查，灾害检测，资源勘察，农业规划和城市规划等。在气象预报和对太空其它星球研究方面，图像处理技术也发挥了相当大的作用。(2)生物医学工程方面。主要用于CT技术和对医用显微图像的处理分析，如红细胞、白细胞分类，染色体分析，癌细胞识别等。此外，在X光肺部图像增晰、超音波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都有广泛的套用。(3)通信工程方面。主要用于声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信，具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输。其中以图像通信最为複杂和困难，因图像的传输数据量十分巨大，要高速率地将数据实时传送出去，必须採用图像处理技术中的编码技术来压缩信息的比特量。(4)工业工程方面。主要用于如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类，印刷电路板疵病检查，弹性力学照片的应力分析，流体力学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣，在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态，工业视觉等。还有智慧型机器人的研发。(5)军事公安方面。主要用于飞弹的精确制导，各种侦察照片的判读，具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统，飞机、坦克和军舰模拟训练系统等；公安业务图片的判读分析，指纹识别，人脸鉴别，不完整图片的复原，以及交通监控、事故分析等。己投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功套用的例子。