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题目:多源视频高速采集及预处理的优化设计

关键词:多源视频;颜色空间转换;SRIO互连;FPGA

  摘要


    随着人们对视频应用需求的不断提高和嵌入式视频处理技术的迅猛发展,视频采集处理系统正逐渐从单路向多路发展,视频图像分辨率也逐渐由标清向高清转换。视频采集接口的多样性和成倍增加的数据量给多源视频采集处理系统带来严峻的挑战。因此,研究多源视频采集及预处理的优化设计具有重要意义和实用价值。

    本文以课题组自行研制的机载多模式视频编码板和多路视频清晰化处理板为硬件平台,从多模式视频采集接口设计、SRIO总线设计和系统综合控制等方面进行优化,实现了多源视频的有效采集、预处理以及高效传输。主要研究内容包括:

    1)设计了多模式的数据采集及预处理优化方法。本文根据系统需求,可以对多种模式的视频进行实时采集并分别进行格式转换。针对标清可见光视频,本文提出基于掩码的快速YCbCr分离方法和基于FIFO的视频缓存队列以实现不同时钟域高速数据缓存,减少了资源占用率;针对CameraLink接口视频,本文提出基于LUT的快速颜色空间转换方法,在保证精度的前提下,提高了RGB转YCbCr的速度。

    2)提出基于SRIO的视频数据高效传输方法。针对多路视频和高清视频数据量大的问题,本文提出一种低资源占用率的高速视频传输控制方法。该方法基于FPGA+DSP架构,FPGA作为控制核心,采用SRIO总线实现FPGA与DSP间的高速数据传输。在FPGA端采用格式化的数据传输方法,用以提高视频数据包的传输效率;在DSP端预定义接收端数据存储单元和门铃同步机制,节约了DSP在传输过程中的开销。该方法占用较少的FPGA资源,传输速度达到理论值的85%以上。

   3) 完成了视频采集传输系统的综合控制和测试。综合控制主要包括系统的电源配置、时钟配置、自检控制和用户命令解析。此外,对机载多模式编码系统和多路视频清晰化处理系统分别进行通路测试,以验证系统功能的正确性。

    综合以上三方面的研究,本文实现了多源视频高速采集及预处理的优化设计,提高了视频转换速度并降低了资源占用率,测试表明,各项性能指标满足机载多模式视频编码板和多路视频清晰化处理板的需求。