基于FPGA的多路视频采集并行技术的研究

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随着我国机动车占有率的迅速提高,交通事故的发生率也迅速上升,为了有效遏止交通违章行为、保障车辆行驶安全、减少交通事故的发生,人们研究开发了车辆行驶记录仪。但目前上市的汽车行驶记录仪仅收集记录车辆行驶过程中的一些参数和数据,当发生交通事故后,需要用专门的测试技术进行数据研究,才能进行事故责任的认定,虽然最终也能确定,但这种方式不仅效率低而且准确率也有待提高。本课题研究了一种新型的车载行驶记录系统的数据收集方式——多路视频采集系统。实现了具有四路视频采集及视频图像预处理功能的FPGA(现场可编程门阵列)子系统。该系统使用Xilinx公司的Spartan-ⅢXC3S500E芯片作为中央处理器,充分利用FPGA资源丰富、处理速度快、结构灵活及系统稳定等优势,提高了视频采集及视频预处理的速度,提升了系统的总体性能,同时系统设计使用CIF和D1视频图像格式两种可选采集格式,能满足不同质量的视频数据采集。本文深入研究了基于FPGA的四路视频采集技术,并在此基础上,详细分析了四路视频采集的工作原理,介绍了各种处理技术,课题围绕以下几个方面展开工作:1.研究视频采集技术,给出了一种基于FPGA的四路视频采集及视频预处理设计方案。2.研究IIC总线协议,使用verilog硬件描述语言模拟FPGA的ⅡC总线控制,对视频解码芯片进行初始化配置及控制。3.学习BT.656视频流标准,对视频流进行分析解码,实现了YUV数据流的Y、U、V解交织工作。4.针对视频缓存问题,给出了使用两片SDRAM组成乒乓操作功能缓存的方案,实现了两片SDRAM交替并行工作,提高了工作效率。5.分析了多种图像减少噪声的滤波算法,比较各种算法,提出使用中值滤波算法减少视频图像噪声。6.根据不同视频质量的要求,生成CIF和D1两种格式视频。最后生成适合DSP传输的数据格式。本课题设计的基于FPGA的四路视频采集系统,实现了视频数据的实时采集、处理与传输,具有实时性高、体积小、结构灵活、易于维护升级等特点。该系统是车载行驶视频记录系统的主要部分,使用四路CCD摄像机采集车辆内外的行驶环境的视频,弥补了传统汽车行驶记录仪的不足,可为国家行政管理部门提供有效的执法工具,并能提高交通执法部门的工作效率,对车况及交通责任事故的准确认定提供了可视的执法依据,提高了判定责任事故的准确率,对于保障道路交通安全具有重要意义。
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