基于VFW的成像声纳视频压缩存储设计

　　摘要：针对声纳系统图像实时存储过程中的大数据量问题，本文提了一种声纳视频压缩存储的工程实现方法。采用MPEG-4视频编码标准^[1]及Xvid编码器，基于VFW数字视频软件开发包，在VS2010开发环境下实现了对声呐视频的高压缩率、高压缩质量的实时压缩存储。经过实际测试，本文设计方案能够满足成像声纳系统在100m满量程条件下，最高帧率15Hz的应用需求。

　　引言

　　声纳成像在海洋资源开发和海洋防卫等方面有着重要的意义，具有作用距离远、直观显示观测区域状况和识别目标等特点，被广泛地应用于军事、经济领域。在成像声纳系统的设计过程中，为了实现对目标更为细腻的刻画，系统的角度和距离分辨率指标往往都很高。本文设计的成像声纳的相关技术指标为：量程100m，视角90°×20°，波束数538，波束间距0.17°，量程分辨率：2.5cm，最高帧率：15Hz。在工程实践中，我们需要对声纳的实时画面进行存储，以便后期的查阅和分析，在15Hz的帧速率下，每小时产生的图像需要占据的存储空间为3600X[15X(100X40X538)]Byte=116.2085GB，对系统存储能力的要求将会非常苛刻，亟需引入图像压缩技术来解决这一问题。

　　1 VFW软件开发包

　　VFW(Video for Windows)是微软推出的关于数字视频的一个软件开发包，它围绕AVI文件标准，推出了一整套完整的视频采集、压缩解压缩、回放和编辑API。它可以实现从传统模拟视频源得到视频剪辑，还可以实现影像压缩和影音播放。由于AVI文件格式在数字视频技术中被广泛使用，因此VFW在将来一段时间内仍会有较高的实用价值。用户不必专门安装VFW，Windows系统本身就包含了VFW技术。安装Windows的时候VFW所需的相关组件就会同时被安装上。VS2010中提供了VFW的头文件Vfw.h和库文件Vfw32.lib。在VS2010开发环境中调用VFW，只需要将Vfw32.lib加入工程，并在主对话框源文件HAICADlg.cpp中包含Vfw.h文件。

　　2 声呐图像压缩存储的实现

　　要进行声呐图像压缩存储，在选择了Xvid编码器的基础上，还要进行一系列操作，主要包括：AVI文件的初始化、压缩参数设置、压缩前后位图格式设置、判断压缩支持、图像压缩和存储。软件实现流程如图 1所示。

　　2.1 压缩前位图格式的设置

　　本文成像声呐系统无需进行视频采集，而是直接接收前端信号处理FPGA上传的数据。湿端设备上传的数据是波束形成后得到的，每个距离点处有538个波束，距离像上的点数由探测量程决定，距离分辨率为2.5cm。图像数据是一个矩阵。