介绍一种用数字技术实现飞机视频记录的方法及数字压缩算法、工程实现中的技术要点。

        机载视频记录系统在飞行员的日常训练中发挥着十分重要的作用。机载视频记录系统可以实时记录飞行器飞行及训练过程中的各种信息。它能够直观、真实地反映飞行员在空中飞行和操作情况。通过地面回放设备的回放,飞行员可以准确把握自身的不足,及时改进,提高训练水平。

　　但由于视频信号数据量大,技术要求高,数字视频系统达不到,故多采用模拟记录方式。模拟记录电路复杂庞大,图像质量差,记录时间短,回放和查找不方便;因其记录载体为磁带,磁带的磨损会产生额外的干扰和噪声。随着大规模集成电路的发展与计算机技术的进步,采用数字图像压缩技术实现高压缩比、高质量的图像数字化压缩记录已成为可能。数字化的记录方法可以将视频数据经过压缩记录在大容量的存储器上,有效消除噪声,增加记录时间,快速拷贝和复制,快速回放和查找,还可以快速地通过计算机网络进行传送。基于以上原因笔者为某新型飞机研制了高性能的适于航空机载环境的数字式彩色视频记录仪。本记录仪采用MPEG-1数字图像压缩记录技术。

　　1 MPEG-1压缩算法的基本原理

　　MPEG-1标准是ISO所推荐的通用动态图像压缩标准,其编号为ISO/IEC-11172。此标准分四部分:系统标准、视频标准、音频标准和测试标准。在视频压缩方面,MPEG-1标准采用色度信息子采样、帧间预测编码、运动补偿、离散余弦变换(DCT)压缩和可变长编码等技术;从空间域、时间域和频率域三方面达到了对图像冗余信息的高效压缩。MPEG-1压缩的基本原理如图1所示。输入图像为数字化图像,且以Y、Cb、Cr表示。图像首先被分成16×16不相重叠的宏块,然后对各宏块进行有关数据压缩处理。为了极大地减小冗余信息,首先对每块找出其相对于前一帧图像所产生的运动矢量,然后再对此块相应于运动向量所指出的块进行象素值相减。为了传送此相减信息,在4:2:0的模式下,此16×16宏块又被分成6个8×8的子块,如图2所示。其中Y、Cb、Cr对应亮度信息,将16×16的宏块隔行隔列抽取形成亚抽样子块8×8象素,对每一个8×8子块可采用专用芯片进行DCT变换,对所得系数首先进行一次量化,然后再按“Z”形顺序进行二维块的扫描,从而变为一维的量化DCT系数串。为了达到高度压缩的目的,这一系数串用可变长Huffman码进行高效编码。此编码及模式信息、运动向量信息将被复用,送入缓冲器并按照一定的速率向外发送。