基于SOPC的視頻采集及預處理技術.pdf

1、視頻處理的應用范圍非常廣泛,主要包括消費類電子、視頻監(jiān)控、遠程醫(yī)療和視頻會議等領域。目前視頻處理算法主要通過軟件實現(xiàn),隨著新需求的提出,如實時壓縮高清視頻,即使最為強大的單片DSP芯片也難以實現(xiàn)。另一方面,FPGA性能優(yōu)越,資源豐富,采用平行處理方式,在視頻處理領域具有很大的優(yōu)勢。隨著深亞微米工藝和大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展,使得一般嵌入式研發(fā)人員利用SOPC技術構建基于單個芯片的視頻采集及處理系統(tǒng)成為可能。SOPC具有設計靈活、可裁剪、

2、可擴展、軟硬件在系統(tǒng)可編程等優(yōu)點。而IP核是SOPC的基礎。鑒于此,本文提出設計基于PLB總線的視頻預處理IP核,用戶可以方便地將該IP核添加到視頻采集及處理系統(tǒng)中,用硬件實現(xiàn)視頻的預處理算法,達到硬件加速的目的,大大提高系統(tǒng)的整體性能。
　　 本文首先介紹視頻處理基礎方面的知識,接著詳細介紹視頻預處理IP核的硬件邏輯設計,包括行解碼、4:2:2轉4:4:4、YCbCr轉RGB、VGA時序信號發(fā)生、行緩存和緩存控制邏輯模塊等。特

3、別地,本文以邊緣檢測作為視頻預處理算法的一個實例,詳細介紹如何用System Generator工具在Simulink環(huán)境中設計LOG濾波器,并進行硬件仿真,生成Verilog代碼。最后,設計了三種不同的測試方法。以Xilinx公司大學計劃XUP Virtex-Ⅱ Pro開發(fā)系統(tǒng)作為視頻預處理IP核的測試平臺,測量視頻預處理IP核對-幀分辨率為720×576的工件灰度圖像進行邊緣提取所需時間；及相同條件下在MATLAB和VC++6.0中

4、用軟件的方法實現(xiàn)所需時間,并比較、分析測量所得的數(shù)據(jù)。實踐證明,本設計的視頻預處理IP核實現(xiàn)了視頻預處理算法的硬件加速,達到實時處理視頻的目的,具有較高的實用性,將在各種視頻采集及處理系統(tǒng)中得到廣泛應用。
　　 本設計具有以下創(chuàng)新點：⑴相對于別的以硬件邏輯的形式實現(xiàn)視頻采集及預處理,本設計提出以IP核的形式實現(xiàn),以達到IP復用的目的。這樣可以提高設計能力、節(jié)省研發(fā)人員、縮短產(chǎn)品開發(fā)時間,更好地利用現(xiàn)有的技術,降低成本。⑵采用新的