全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System—GPS)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位功能，能夠?yàn)閺V大用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息。因此，GPS系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)用戶主要是各種型號(hào)的接收機(jī)，而捕獲跟蹤技術(shù)是接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。在GPS接收機(jī)中，導(dǎo)航電文是用戶定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為了得到導(dǎo)航電文必須要對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤。本文詳細(xì)研究了GPS信號(hào)捕獲跟蹤技術(shù)，并進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。 @@ 本文首先概述了GPS系統(tǒng)信號(hào)結(jié)構(gòu)和GPS接收機(jī)工作原理，對(duì)GPS信號(hào)調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述，重點(diǎn)分析了C/A碼生成原理和特性。 @@ 其次敘述了GPS信號(hào)捕獲的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)研究時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲方法，深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink軟件包搭建了可自由修改參數(shù)的GPS中頻發(fā)生器，并在此平臺(tái)上，對(duì)GPS信號(hào)時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲算法進(jìn)行仿真與分析。 @@ 接著重點(diǎn)研究了GPS信號(hào)跟蹤技術(shù)，系統(tǒng)分析碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)框圖以及算法。在碼跟蹤環(huán)路方面，選用并分析了能分離載波的非相干超前滯后碼鎖定環(huán)的工作機(jī)理。在載波跟蹤環(huán)路中選用對(duì)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)相位翻轉(zhuǎn)不敏感的科斯塔斯環(huán)，并用數(shù)學(xué)模型分析GPS信號(hào)的解調(diào)過程。之后對(duì)整個(gè)跟蹤環(huán)路進(jìn)行MATLAB仿真，結(jié)果表明環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)滿足要求，并能成功解調(diào)出GPS導(dǎo)航電文。 @@ 最后本文在QuartusII環(huán)境下完成對(duì)GPS信號(hào)捕獲跟蹤系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)相關(guān)器硬件結(jié)構(gòu)框架，對(duì)算法中各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明，包括頂層設(shè)計(jì)到CA碼、NCO等重要模塊設(shè)計(jì)，并給出了仿真結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：GPS接收機(jī)；捕獲；跟蹤；MATLAB仿真：FPGA
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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現(xiàn)代通信朝著全網(wǎng)IP化的進(jìn)程逐步發(fā)展，越來越多的通信需要IP路由查找；同時(shí)光纖技術(shù)的發(fā)展，使得比特速率達(dá)到了20Gbps，路由技術(shù)成了整個(gè)通信系統(tǒng)的瓶頸，迫切需要一種具有高查找性能，低成本的路由算法，能夠適應(yīng)大規(guī)模應(yīng)用。 本文研究了一種高性能、低成本的路由算法。在四分支并行路由查找算法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了雙分支并行，每個(gè)分支流水查找的16-8-8路由算法。該算法由三級(jí)表構(gòu)成，長度小于16的前綴通過擴(kuò)展成為長度16的前綴存儲(chǔ)在第一級(jí)表中；長度小于24位的前綴通過擴(kuò)展成為長度24的前綴存儲(chǔ)在前兩級(jí)表中；長度大于24的前綴則通過專門的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)。將IP路由的二維查找轉(zhuǎn)化為一維精確查找，每次查找最多訪問存儲(chǔ)器3次，就可以查得下一跳的路由信息。使用Verilog語言實(shí)現(xiàn)了本文提出的算法，并對(duì)算法進(jìn)行了功能仿真。為了實(shí)現(xiàn)低成本，該算法采用了FPGA和SSRAM的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 功能仿真表明本文設(shè)計(jì)的算法查找速度能適應(yīng)20Gbps的接口轉(zhuǎn)發(fā)速率。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，對(duì)安全的要求也逐漸加強(qiáng)。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制，且可以在更小的基域上達(dá)到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟，但由于它的計(jì)算復(fù)雜性大，所以在具體實(shí)現(xiàn)上還需要進(jìn)一步研究。實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對(duì)于增強(qiáng)信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強(qiáng)度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價(jià)值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。 對(duì)于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對(duì)主要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個(gè)核心運(yùn)算——有限域乘法運(yùn)算和有限域求逆運(yùn)算。對(duì)有限域乘法運(yùn)算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)在于對(duì)并行度不同的串并混合算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結(jié)合點(diǎn)。通過對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實(shí)際中協(xié)調(diào)性并不是很好，最終得出結(jié)論，在所做實(shí)驗(yàn)的四種情況中，面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對(duì)有限域求逆運(yùn)算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有限域求逆運(yùn)算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運(yùn)算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件部分的劃分。通過分析，將標(biāo)量乘算法，除子算法和多項(xiàng)式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對(duì)其中的標(biāo)量乘運(yùn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對(duì)其進(jìn)行了簡單描述。在最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，提出進(jìn)一步需要開展的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長成線性關(guān)系，克服了分組碼在長碼長時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題，使長編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)在人機(jī)交互領(lǐng)域的極大發(fā)展，作為人臉信息處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，人臉檢測現(xiàn)在已經(jīng)成為模式識(shí)別，計(jì)算機(jī)視覺和人機(jī)交互領(lǐng)域不可缺少的一部分。但是，人臉檢測算法存在計(jì)算量大、速度慢等缺點(diǎn)。軟件實(shí)現(xiàn)方式無法達(dá)到實(shí)時(shí)處理要求，而現(xiàn)有的硬件實(shí)現(xiàn)需要占用大量硬件資源。 本文針對(duì)現(xiàn)有人臉檢測硬件實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，通過對(duì)Adaboost算法和現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出了雙流水線硬件檢測架構(gòu)：掃描窗口流水線、特征向量流水線。并在Vertex-II Pro FPGA平臺(tái)驗(yàn)證成功，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測的標(biāo)準(zhǔn)。具體工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾點(diǎn)： 介紹了人臉檢測的原理以及人臉檢測經(jīng)典算法。其中，詳細(xì)介紹了Adaboost算法。 對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。指出現(xiàn)有各架構(gòu)的缺點(diǎn)，即資源占用多，檢測速度慢。針對(duì)這兩個(gè)問題，本文提出了一個(gè)適合嵌入式應(yīng)用的掃描窗口、特征向量雙流水線檢測硬件架構(gòu)，詳細(xì)說明了該架構(gòu)的工作原理，并在該架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過加入預(yù)測加載技術(shù)，進(jìn)一步提高檢測速度。隨后，采用存儲(chǔ)器訪問效率，架構(gòu)內(nèi)部存儲(chǔ)單元大小，檢測時(shí)間長短，運(yùn)算單元數(shù)量四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)比較了新架構(gòu)和現(xiàn)有架構(gòu)的差別，顯示出新架構(gòu)的優(yōu)勢。 基于提出的架構(gòu)，給出了Adaboost人臉檢測系統(tǒng)的VLSI實(shí)現(xiàn)方案。本文中，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法將人臉檢測系統(tǒng)分成若干個(gè)子模塊，然后對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說明，給出了每個(gè)子模塊的硬件架構(gòu)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及verilog實(shí)現(xiàn)后的仿真波形。 采用Xilinx公司的VII Pro FPGA開發(fā)板完成人臉檢測系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證。FPGA驗(yàn)證結(jié)果表明對(duì)于QCIF分辨率的視頻圖像，人臉檢測系統(tǒng)能夠達(dá)到50fps的檢測速度，滿足實(shí)時(shí)檢測的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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H.264/AVC是由ITU和ISO兩大組織聯(lián)合組成的JVT共同制定的一項(xiàng)新的視頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是H.264/AVC的應(yīng)用亮點(diǎn)。在同樣的視覺質(zhì)量前提下，H.264/AVC比H.263和MPEG-4節(jié)約了50％的碼率。但H.264獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計(jì)算復(fù)雜度的增加，據(jù)估計(jì)其編碼的計(jì)算復(fù)雜度大約為H.263的3倍，因此很難應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻處理領(lǐng)域。針對(duì)這一現(xiàn)狀，業(yè)內(nèi)做了大量的研究工作，力圖降低其計(jì)算復(fù)雜度和提高運(yùn)行效率。比如在運(yùn)動(dòng)估計(jì)方面，國內(nèi)外在這方面的研究已經(jīng)很成熟。而針對(duì)幀內(nèi)/幀間預(yù)測編碼的研究卻較少。因此研究預(yù)測模式的快速算法具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文在詳細(xì)研究H.264標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編碼特點(diǎn)基礎(chǔ)上，分析了H.264幀內(nèi)編碼, 幀間編碼及變換，量化技術(shù)的原理及特點(diǎn)，提出了一種基于局部邊緣方向信息的快速幀內(nèi)模式判決算法，通過結(jié)合SAD的模式選擇方法來減少模式選擇數(shù)目。它采用了Sobel梯度算子計(jì)算當(dāng)前塊的邊緣信息，累加當(dāng)前塊中屬于同一方向像素點(diǎn)的邊緣矢量構(gòu)造不同模式下的邊緣方向直方圖，以便確定最可能的預(yù)測模式。該算法有效降低了編碼器的運(yùn)算復(fù)雜度，在并未顯著降低編碼性能的情況下提升了編碼器效率。仿真表明：Foreman 圖像序列編碼性能有了提高，其中PSNR平均降低了0.06dB，Bitrate平均降低了19.4％，這大大提高了視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。 另外在幀間預(yù)測模式選擇算法方面進(jìn)行了改進(jìn)研究：按順序?qū)Σ煌愋瓦M(jìn)行判決，有選擇地去比較可能模式，使得在有效減少需判決的模式數(shù)量的同時(shí)，結(jié)合小塊模式搜索中途停止準(zhǔn)則來確定最優(yōu)模式。仿真表明：改進(jìn)算法相對(duì)與原來算法能夠節(jié)省很多的編碼時(shí)間（平均下降了49.3％），但帶來的圖像質(zhì)星的下降（平均下降0.08dB,可以忽略）和碼率較少的增加。 同時(shí)在整數(shù)DCT變換模塊中，提出了一種快速蝶形算法，使得對(duì)4×4點(diǎn)數(shù)據(jù)做一次變換，只需通過8×8次加法和2×8次移位運(yùn)算便可完成，與原來12×8次加法和4×8次移位相比，新算法大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度。 最后介紹FPGA的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程，并實(shí)現(xiàn)了H.264編解碼器中變換編碼及量化和熵解碼模塊的硬件。這種基于FPGA所實(shí)現(xiàn)的H.264編碼視頻處理模塊設(shè)計(jì)具備了成本低，周期短，設(shè)計(jì)方法靈活等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。 仿真表明，通過使用本文提出的幀內(nèi)/幀間速算法方法可使得H.264編碼速度獲得顯著的提高，使H.264 Baseline編碼器能在PC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過程中，通過改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在合理地利用硬件資源的條件下，有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性，采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中，本文提出了一種快速中值濾波算法，該算法大大節(jié)省了硬件資源，處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率，適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求，提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果，達(dá)到較高的工作頻率，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像，可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對(duì)今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
上傳用戶：shuiyuehen1987
在信息化發(fā)展的當(dāng)前，音視頻等多媒體作為信息的載體，在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，起著越來越重要的作用。數(shù)字視頻的海量性成為阻礙其應(yīng)用的的瓶頸之一。在這種情況下，H．264作為新一代的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，以其高性能的壓縮效率，成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)和研究問題。H．264通過運(yùn)動(dòng)估計(jì)/運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（MP/MC）消除視頻時(shí)間冗余，對(duì)差值圖像進(jìn)行離散余弦變換（DCT）消除空間冗余，對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)行可變長編碼（VLC）消除統(tǒng)計(jì)冗余，獲得了極高的壓縮效率。隨著嵌入式處理器性能的逐漸提升和3G網(wǎng)絡(luò)即將商用的推動(dòng)，H．264以其優(yōu)秀的壓縮性能，無論是無線信道傳輸方面，還是存儲(chǔ)容量有限的嵌入式設(shè)備都具有廣闊的應(yīng)用前景。 但H．264在提升壓縮性能的同時(shí)付出的代價(jià)是算法復(fù)雜度的成倍增加，實(shí)際應(yīng)用中人們對(duì)視頻解碼的實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格，已出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)算法代碼多基于PC通用處理器實(shí)現(xiàn)，而嵌入式設(shè)備的主頻和處理能力仍然相對(duì)有限，存儲(chǔ)容量相對(duì)較小，總線速率相對(duì)偏低，因此必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)算法進(jìn)行優(yōu)化移植，才能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。 本文在對(duì)H．264標(biāo)準(zhǔn)及其新特性進(jìn)行詳細(xì)介紹后，重點(diǎn)研究了在解碼端如何針對(duì)解碼耗時(shí)較多的模塊進(jìn)行改進(jìn)，然后將算法移植到ARM平臺(tái)，并針對(duì)平臺(tái)特點(diǎn)作出相應(yīng)優(yōu)化，最后完成解碼圖象顯示，并給出了測試結(jié)果。本文主要完成的工作如下： 詳細(xì)分析了H．264的參考軟件JM中解碼流程，并利用測試工具分析了各模塊耗時(shí)，針對(duì)耗時(shí)較多的模塊如插值運(yùn)算及去塊濾波模塊，提出了對(duì)應(yīng)的改進(jìn)算法并在H．264的參考軟件JM86上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，PC測試實(shí)驗(yàn)證明了算法改進(jìn)的優(yōu)越性和運(yùn)算優(yōu)化的可行性。最后針對(duì)ARM平臺(tái)，在對(duì)程序結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)代碼進(jìn)行優(yōu)化之后，將其移植到WINCE系統(tǒng)之下，同時(shí)給出了WINCE平臺(tái)解碼后圖象加速顯示方法，并對(duì)最終測試結(jié)果與性能做出了評(píng)價(jià)。
標(biāo)簽： 264 ARM 解碼 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-06-04
上傳用戶：shijiang
隨著21世紀(jì)的到來,計(jì)算機(jī)技術(shù),信息處理技術(shù),半導(dǎo)體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展,人類社會(huì)進(jìn)入了信息化時(shí)代。與此同時(shí),無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,成為當(dāng)今國際上備受關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)有著很多的優(yōu)點(diǎn)和十分廣泛的應(yīng)用前景。在軍事,工業(yè),城市管理和監(jiān)控系統(tǒng)等重要領(lǐng)域都有潛在的使用價(jià)值。 無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)有著顯著的特征,例如：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能源有限；網(wǎng)絡(luò)帶寬有限；對(duì)處理速度要求較高等。由此可見,傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)無法應(yīng)用于無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)。MPEG-4,H.263,H.264等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),全是基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的,計(jì)算量十分巨大,在能量,存儲(chǔ)空間和處理能力均有限的節(jié)點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)這類高復(fù)雜度的編碼算法。 本文針對(duì)無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻編碼算法的具體需求,提出一種基于運(yùn)動(dòng)檢測的低復(fù)雜度視頻編碼算法。該算法只對(duì)當(dāng)前編碼幀中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行編碼,并且以面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)輸出碼流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與H.264全I(xiàn)幀編碼相比,本文提出的算法編碼速度提高了約3倍,編碼性能提高了約2dB。與H.264基本檔次相比,雖然編碼性能略有下降,但是編碼速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在編碼效率和編碼速度之間獲得很好的折衷,在一定程度上可以滿足無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。 本文選用ALDVK_270作為硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在分析算法結(jié)構(gòu)的同時(shí),結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),從算法,內(nèi)存,高級(jí)語言和匯編語言等幾個(gè)方面提出優(yōu)化方案,最終在ARM嵌入式平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了面向無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度視頻編碼算法。測試結(jié)果表明,與優(yōu)化前相比,優(yōu)化后的編碼速度有了很大的提高,對(duì)于CIF格式的監(jiān)控視頻序列能夠滿足實(shí)時(shí)處理的要求。
標(biāo)簽： ARM 無線視頻 傳感器網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜度
上傳時(shí)間： 2013-07-26
上傳用戶：小小小熊
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