視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺(tái)、銀行、商場等場合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)多路視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果每一路視頻信號(hào)都占用一個(gè)監(jiān)視器屏幕，則會(huì)大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號(hào)合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計(jì)的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文對(duì)視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計(jì)；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計(jì)了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺(tái)基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲(chǔ)控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計(jì)，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號(hào)，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號(hào)后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲(chǔ)到圖像存儲(chǔ)器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實(shí)現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實(shí)現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲(chǔ)和合成等邏輯控制功能，I2C總線對(duì)兩片視頻解碼器進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置等方法，實(shí)現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲(chǔ)和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計(jì)和進(jìn)一步擴(kuò)展功能，同時(shí)提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文研究的視頻處理系統(tǒng)是上海市科委技術(shù)攻關(guān)基金項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)視覺及其芯片化實(shí)現(xiàn)”的一部分，主要完成計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的一些基本工作，即視頻圖像的采集、預(yù)處理和顯示等。 視頻圖像采集和預(yù)處理系統(tǒng)以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件，結(jié)合視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和VGA顯示器，完成視頻圖像的實(shí)時(shí)采集、預(yù)處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)必不可少的一部分；圖像預(yù)處理則是計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)進(jìn)行高層處理的基礎(chǔ)，優(yōu)秀的預(yù)處理算法能有效改善圖像質(zhì)量，提高系統(tǒng)分析判斷的準(zhǔn)確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預(yù)處理系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，圍繞以下四個(gè)方面展開了工作： 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設(shè)計(jì)方案用于實(shí)現(xiàn)YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉(zhuǎn)換； 2.針對(duì)采集的視頻圖像，根據(jù)VGA顯示的要求，給出了一種實(shí)現(xiàn)圖像去隔行的方案； 3.分析了一系列圖像濾波的預(yù)處理算法，如均值濾波、中值濾波和自適應(yīng)濾波等，在比較和總結(jié)各算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法：混合自適應(yīng)濾波法； 4.根據(jù)算法特點(diǎn)設(shè)計(jì)了多種采用FPGA實(shí)現(xiàn)的圖像濾波算法，并對(duì)硬件算法進(jìn)行RTL級(jí)的功能仿真和驗(yàn)證，還給出了各種濾波算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在此基礎(chǔ)上對(duì)各種算法的效果進(jìn)行直觀的比較。 文中，預(yù)處理算法的實(shí)現(xiàn)充分利用了FPGA的片內(nèi)資源，體現(xiàn)了FPGA在圖像處理方面的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，從而簡化了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。視頻采集和預(yù)處理系統(tǒng)在FPGA上的成功實(shí)現(xiàn)為“計(jì)算機(jī)視覺及其芯片化實(shí)現(xiàn)”奠定了必要的基礎(chǔ)、提供了一定理論依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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上傳時(shí)間： 2013-07-30
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于無損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時(shí)分復(fù)用和無損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時(shí)傳輸8路以上視頻信號(hào)。系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)，確定了基于FPGA的設(shè)計(jì)方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設(shè)計(jì)了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計(jì)了編解碼模塊，解碼過程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對(duì)FPGA模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真，并在Spartan-3E開發(fā)板和視頻擴(kuò)展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗(yàn)證工作，實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實(shí)時(shí)傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實(shí)現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢(shì)，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)、易于升級(jí)等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號(hào)含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號(hào)往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙?duì)其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號(hào)在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對(duì)比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅立葉變換(FFT)使離散傅立葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號(hào)處理的重要手段之一。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)基于FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的設(shè)計(jì)方法和思想被提出。本次設(shè)計(jì)的目的是快速傅立葉變換(FFT)的FPGA實(shí)現(xiàn)。 此文在分析了快速傅立葉算法的基礎(chǔ)上，提出了一種頻率抽取基4 FFT的FPGA設(shè)計(jì)方案，針對(duì)現(xiàn)有FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)過程中蝶形運(yùn)算需要頻繁乘以多個(gè)旋轉(zhuǎn)因子提出了改進(jìn)方法，減少了旋轉(zhuǎn)因子的乘法次數(shù)和存儲(chǔ)空間，加快了蝶形運(yùn)算的速度，設(shè)計(jì)的地址映射方法，無需運(yùn)算即可得到所需數(shù)據(jù)的存放地址，并結(jié)合采用乒乓結(jié)構(gòu)和流水線方式，來提高快速傅立葉變換(FFT)FPGA實(shí)現(xiàn)的速度。描述了一片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過模塊時(shí)序仿真和數(shù)據(jù)的驗(yàn)證及測試，達(dá)到工作在50MHz時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)要求。最后對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)做了描述，并對(duì)用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT做了展望。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會(huì)的視頻專家組和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的運(yùn)動(dòng)圖像專家組組成的聯(lián)合視頻小組制定的下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)采用了一些先進(jìn)算法，因此具有優(yōu)異的壓縮性能和極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，滿足低碼率情況下的高質(zhì)量視頻的傳輸。 H.264/AVC采用的先進(jìn)算法包括多模式幀間預(yù)測、1/4像素精度預(yù)測、整數(shù)變換量化、去方塊濾波和熵編碼。本論文著重對(duì)整數(shù)變換與量化、去方塊濾波做了研究。整數(shù)變換是一種只有加法和移位的運(yùn)算，量化可以通過查表和乘法操作就可以完成，避免了反變換的時(shí)候失配問題，沒有精度損失；去方塊濾波是一種用來去除低碼率情況下的每個(gè)宏塊的塊效應(yīng)，提高了解碼圖像的外觀。 本文主要從算法研究和硬件實(shí)現(xiàn)兩方面著手，在算法研究方面設(shè)計(jì)了一個(gè)可視化測試軟件，在硬件實(shí)現(xiàn)方面主要對(duì)整數(shù)變換、量化和去方塊濾波做了研究和實(shí)現(xiàn)。視頻壓縮技術(shù)的關(guān)鍵在于視頻壓縮算法及其芯片的實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA可重復(fù)使用，設(shè)計(jì)修改靈活，片內(nèi)資源豐富，具備DSP模塊等優(yōu)勢(shì)。在本論文的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)部分模塊FPGA的硬件設(shè)計(jì)，用Verilog完成了關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)。首先簡要介紹了視頻壓縮基本原理，常用視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)及其特性以及國內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，并對(duì)H.264標(biāo)準(zhǔn)基本檔次所涉及的核心技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，兩種分層結(jié)構(gòu)分別討論。其次在掌握了H.264.算法及編解碼流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺(tái)。然后詳細(xì)介紹了整數(shù)變換、量化、反變換和反量化核心模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并在Altera的軟件和開發(fā)板上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；對(duì)去方塊濾波算法做了軟件研究測試，并給出了一種改進(jìn)的硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，對(duì)全文工作進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)未來研究工作做了展望。我在課題中所做的主要工作有： 1.查閱相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉H.264.標(biāo)準(zhǔn)及整數(shù)變換、量化和去方塊濾波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)。 3.用Verilog完成了整數(shù)變換量化、反變換反量化模塊FPGA設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 4.去方塊濾波器的算法研究、仿真和硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個(gè)檔次，每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對(duì)H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計(jì)了整個(gè)軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測時(shí)，為了得到一個(gè)宏塊的預(yù)測模式，需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度，本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實(shí)踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上，對(duì)編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并對(duì)影響編碼速度，且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對(duì)這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真，并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進(jìn)行了在線測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對(duì)H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進(jìn)，算法實(shí)現(xiàn)簡單，對(duì)軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對(duì)在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對(duì)H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：夜月十二橋
隨著移動(dòng)終端、多媒體、通信、圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，圖像應(yīng)用日益廣泛，壓縮編碼技術(shù)對(duì)圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸至關(guān)重要。同時(shí)， FPGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢(shì)。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛，是圖像壓縮中主要的標(biāo)準(zhǔn)之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。 論文從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，通過設(shè)計(jì)圖像壓縮的IP核，完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)，然后在設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中，采用SOC的設(shè)計(jì)思想，給出整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、層次劃分，對(duì)各個(gè)模塊的HDL實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述，最后完成整體驗(yàn)證。方案采用了IP核復(fù)用的設(shè)計(jì)技術(shù)，基于Xilinx公司本身的IP核，進(jìn)行了再次開發(fā)。在研究JPEG標(biāo)準(zhǔn)的核心算法DCT的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了適合器件結(jié)構(gòu)的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化，提高了速度，減少占用過多的片內(nèi)資源。 設(shè)計(jì)基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺(tái),在ISE7.1中編譯綜合，最后通過Modelsim仿真驗(yàn)證。分辨率為352×288大小的源圖像，在不同的壓縮等級(jí)設(shè)置下，均測試通過。仿真驗(yàn)證的結(jié)果表明：基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源，可在較高的工作頻率下運(yùn)行，設(shè)計(jì)在速度和資源利用率方面達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài)，能夠滿足一般圖像壓縮的要求。 整個(gè)設(shè)計(jì)可以作為單獨(dú)的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去，具有一定的使用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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