基于PCI总线的电视图像处理仿真系统设计

　　0 引言

　　随着电视图像处理系统性能的提高，设计人员需要不断采纳新的数字图像处理算法，如何对这些新算法进行评估，如何将理论设计转化成工程应用成为设计人员关心的首要问题。

　　实现电视图像信号处理需要设计一套复杂的电路系统，且硬件电路的设计应综合考虑高速DSP芯片的开发、超大规模集成电路设计、视频转换、接口等复杂电路。设计印刷电路板和调试将占用设计人员较多的工作时间，较长的研制周期和较高的研制经费均不利于图像处理新思路、新算法向工程应用的转化。仿真系统能较大程度降低硬件电路设计的复杂性，缩短研制周期，有利于科研设计人员集中精力对新算法进行评估和测试。

　　能否实时采集和实时处理电视图像信号是设计仿真系统的关键问题。鉴于微型计算机运算速度的提高和PCI总线的高速特性，基于PCI总线设计电视图像处理系统的实时仿真系统成为了可能。本系统使用微型计算机仿真电视图像处理系统来对图像进行处理，使用PCI插卡电路，实现图像数据采集数据的实时采集和发送。 PCI总线的发展，打破了传统微型计算机数据传送的瓶颈，传统微型计算机总线的最大缺点是传输

　　速率太低，不能实现图像数据的实时传输，更不能满足图像处理系统和大型应用程序的要求。PCI总线作为一种同步，且独立于处理器的32位局部总线，其最高工作频率为33 MHz，数据传输峰值吞吐率可达132Mb/s。因而用PCI总线传送1场(256×256×32位数据)信号的时间不大于20 ms。由于电视信号存在空间和时间上的冗余，如对信号进行压缩，则传送一场信号所需的时间将会更短。因此，在仿真系统中，利用PCI总线将数据图像信息直接传输到系统内存中，对数据进行实时传输、存储和处理是可能的。

　　1 系统的结构与功能

　　由于采用了微型计算机作为数据处理系统，因而可使硬件电路设计的工作量大大降低，仿真系统仅需要设计一PCI插卡，就可实现图像数据的适时采集和处理。系统的原理框图如图1所示。

　　采用PCI总线视频处理卡对图像进行预处理和视频A/D转换，再通过PCI总线将数字图像信息写入计算机系统内存，使用高级语言编程，实现数字图像的预处理、分割、目标图像处理、匹配等算法。

　　2 PCI总线视频信号处理卡

　　PCI总线视频处理卡由模拟视频信号处理、视频信号A/D转换、PCI总线数据采集和信号传输等部分组成。

　　2.1 视频处理和视频A/D转换

　　视频信号经过电缆传输后有一定的衰减并且迭加上噪声信号，对A/D转换前的原始视频信号进行放大和滤波处理，可以有效增强视频信息，降低噪声干扰。视频A/D转换芯片可供选择的种类比较多，如SAA7111，BT218等。