基于FPGA的實時視頻處理器的應用設計.pdf

1、以視頻信息為主的多媒體技術是本世紀最具時代特征和最富有活力的研究與應用領域之一?！鞍俾劜蝗缫灰姟鄙羁痰慕沂玖艘曈X信息的重要性，視頻通信能實現(xiàn)人們在任何時候、任何地方、以任何方式與對方進行最直觀的通信；伴隨著通信、計算機、廣播電視技術的發(fā)展，特別是微電子技術的進步，為實時視頻信息處理和通信提供了實現(xiàn)的可能；且隨著網(wǎng)絡通信技術和多媒體技術的飛速發(fā)展，使得視頻、圖像、計算機視覺、多媒體數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡技術日益融合，特別是在工業(yè)、醫(yī)學、商業(yè)和

2、軍事等領域，實時視頻處理技術已處于核心地位；又由于實時視頻待處理的數(shù)據(jù)量大、實時性要求高、通常還包含有諸如分割、檢測、標記、識別等比較復雜的算法，這就需要容量大，速度快的實時處理芯片；然而，Altera公司推出的可編程片上系統(tǒng)（System On Programmable Chip,SOPC）以及NiosII軟核處理器的出現(xiàn)，進一步滿足了高可靠性，高速實時處理的行業(yè)需求，特別是與其相配套的可編程邏輯技術與模塊化設計思想正成為全球設計的大

3、勢所趨。 本論文首先介紹了通過對目前國內(nèi)外實時視頻處理技術的發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)行國際上實時視頻處理技術的最新設計思想作深入的調研，結合本課題設計方案，初步提出了系統(tǒng)設計預期的性能指標參數(shù)，根據(jù)性能指標確定系統(tǒng)設計的主要構架。設計根據(jù)實時視頻信號的標準及其系統(tǒng)預期的性能指標要求，提出了一種基于FPGA的實時視頻處理器系統(tǒng)的設計方案，以替代傳統(tǒng)的“DSP+ASIC”構架。系統(tǒng)開發(fā)采用Altera公司FPGA技術的硬件開發(fā)平臺和軟件開發(fā)環(huán)

4、境。 其次，詳細敘述了系統(tǒng)總體方案設計，以及系統(tǒng)的硬件、軟件設計；設計突出了SOPC技術的優(yōu)點，在單片F(xiàn)PGA內(nèi)部實現(xiàn)系統(tǒng)硬件電路及軟件平臺的搭建，設計采用模塊化的開發(fā)流程，實現(xiàn)系統(tǒng)各個功能模塊以及系統(tǒng)與外設各個連接接口的功能模塊設計；系統(tǒng)完成從原始模擬視頻信號的輸入、解碼以及進行色度空間轉換，經(jīng)過視頻處理，以至將處理后的視頻信號通過VGA顯示接口輸出。同時，系統(tǒng)嵌入了NiosII軟核處理器，通過調用NiosII軟核處理器讀取S

5、D卡提供的圖片和音頻信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的圖片顯示、菜單顯示、音頻、視頻實時處理及播放等功能。 最后，記錄了系統(tǒng)硬件和軟件連調以及其性能測試的全過程，對實驗結果進行分析和性能優(yōu)化，并根據(jù)試驗結果提出展望。 系統(tǒng)設計充分發(fā)揮了NiosII軟核處理器及SOPC Builder提供的IP核功能，簡化硬件電路設計，使得開發(fā)精力集中在系統(tǒng)功能實現(xiàn)和算法設計上，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，提高了設計效率；利用FPGA的可編程特性，使得系統(tǒng)的電路設