[发明专利]运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统

权利要求书

1.一种运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，它包括图像采集模块、数据处理模块、无线通信模块和供电模块；其中，图像采集模块负责采集原始图像暂存图像；数据处理模块从图像采集模块中获得原始图像数据并进行压缩编码，控制压缩后的码流输出无线通信模块；无线通信模块负责数据的收发；供电模块则负责为各相应模块提供所需电源。

2.如权利要求1所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述图像采集模块主要包含两部分：第一是图像传感芯片及镜头，图像传感芯片输出格式为RAW RGB、RGB、YUV或者YCrCb；第二是图像存储缓冲设备，为FIFO、SRAM或SDRAM存储设备。

3.如权利要求1所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述的无线通信模块主要用来接收上位机加密的可重构量化模块和熵编码模块的配置文件，并发送压缩好的图像数据；采用3G模块、433MHz无线模块或2.4GHz无线模块。

4.如权利要求1所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述数据处理模块主要包含微控制器和FPGA两部分，采用微控制器芯片和FPGA芯片，其中微控制器芯片通过GPIO口与FPGA芯片相连，其中部分端口连接到FPGA芯片的JTAG编程接口；FPGA芯片与图像存储缓冲设备的数据输出端口及控制端口相连；微控制器芯片运行用于控制的协议栈，FPGA芯片则是图像压缩的核心，其上是可重构的JPEG编码模块，用来加速图像压缩过程。

5.如权利要求4所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述的协议栈包括四层，抽象层、控制层、状态描述层和应用层。

6.    如权利要求5所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述的抽象层主要是为在不同平台间移植而设计，主要包含两部分：第一部分，传统的硬件抽象层，即微控制器芯片、无线通信模块及图像采集模块；第二部分，可重构硬件抽象层，其主要由3部分构成：

1）部分可重构系统的架构及FPGA描述，包括FPGA芯片供应商、芯片型号、可提供的资源；

2）可重构配置文件库，主要包含初始化和采用默认图像压缩方式时所需的部分重构配置文件及全局配置文件；

3）FPGA编程器，主要用来控制对FPGA芯片进行编程。

7.如权利要求5所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述的控制层主要是根据已知条件控制重构、数据收发，它负责决定是否可以重构，在不适合重构或重构失败时采取的措施；其主要包含四部分内容：

1）无线收发模块控制，主要控制接收上位机传来的加密的可重构量化模块和熵编码模块的配置文件及发送压缩后的图像数据；在需要重构时，它从无线模块接收重构配置信息，并缓存在内存供解密模块使用；在图像压缩完成后，它控制从FPGA芯片中读取数据并控制无线模块发送；

2）解密模块，该模块主要用来解密收到的重构配置信息；

3）图像存储缓冲流量控制，因为图像采集模块不停的向缓冲中写数据，为防止数据覆盖，需要进行流量控制；当一幅完整的图像写到缓冲中后，在压缩模块读完数据之前，微控制器芯片将会暂时禁止写时钟信号，等到读取完毕后，再使能该控制信号，从而允许下一幅图像写入；

4）重构控制，负责判定是否可以重构，如果可以，调用抽象层的编程器进行重构，等待重构完成，并返回重构成功信号；如果不可以或者重构超时，则判断原因，并做相应处理。

8.如权利要求5所述的运行时可重构的嵌入式安全实时图像压缩系统，其特征是，所述的状态描述层主要用于描述现有资源使用情况和正在执行的任务情况；所述的应用层根据需求和状态描述层信息，调用底层服务，完成图像实时采集、压缩和传输任务。