基于FPGA的嵌入式视频采集及网络传输系统的应用研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiashi098
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随着多媒体和网络技术的发展,人们对视频监控系统的画面质量、分辨率和功能都有了较高的要求,以往的视频监控系统已经不能满足当前市场和实际应用的需求。目前,在嵌入式技术和视频图像压缩编码技术的迅猛发展下,基于FPGA的嵌入式视频采集及网络传输系统已经成为了当前研究的热门技术之一,它具有低功耗、高集成度、实时性好和多功能等优点,总的来说,这类系统弥补了当前视频监控系统的不足。论文认真总结了各个阶段视频监控系统的优缺点,分析了当前嵌入式视频采集和网络传输的特点,通过对比各种嵌入式视频采集及传输方案,最终设计出一种基于FPGA的嵌入式视频采集和网络传输系统。首先,针对嵌入式视频采集与网络传输系统的功能和FPGA的特性,论文提出了一种基于硬实时性系统和软实时性系统的协同工作方案,即基于Verilog HDL实现的硬实时性系统和基于NIOS II实现的软实时性系统。基于Verilog HDL实现的硬实时性系统主要完成视频采集、压缩编码、色彩空间转换和VGA显示等工作,基于NIOS II实现的软实时性系统主要完成视频数据的网络传输。其次,明确系统所需资源,设计了系统的硬件结构框图;阐述了各个模块的芯片选取原则,并给出了各个模块的电路原理图;对系统的抗干扰性问题进行了多方面的论述;随后,采用PCB设计方法完成电路板的设计;最后,给出了简要的调试步骤。再次,设计实际系统的系统软件,分别对硬实时性系统和软实时性系统中的各个模块进行详细的阐述;随后,论文分析了小波变换的理论基础,重点论述了JPEG2000标准中的小波变换提升算法在该系统中的FPGA实现方法,如DSP Builder设计方法和流水线设计结构,论文设计了一维和二维小波变换的FPGA实现结构,最后通过实验测试相关数据和图像。最后,通过多种实验及测试方法,验证了基于FPGA的嵌入式视频采集和网络传输系统的可行性,使系统在高质量实时传输视频图像的同时,提供更多的功能,最后的实验测试结果表明设计符合要求。
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