基于FPGA的H.264帧间预测设计与低功耗实现

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdgxsgl123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
H.264是由联合视频组JVT开发的新一代视频压缩编码标准,具有高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点。该标准优良的性能是以高运算复杂度为代价的,而帧间预测正是其中复杂度最高的部分;与此同时,为加快编码速度,全硬件化实现H.264编码已经成为了业界的发展潮流,FPGA是其中一个重要平台,因此研究H.264的关键环节——帧间预测在FPGA上的低功耗实现有重要的现实意义。论文的主要研究工作有:1、研究H.264编码系统和相关知识,重点研究块匹配运动估计原理,分析经典运动估计算法,为帧间预测设计和实现奠定基础。2、设计适合硬件实现的运动估计算法。采用硬件实现复杂度较低、性能较好的分层搜索算法。论文对分层运动估计算法的各个关键环节进行了详细的技术分析,并对算法细节进行设计以减少其运算量和搜索复杂度。在Visual Studio 2008平台上编写C代码植入JM15.1模型中对算法性能进行验证。结果表明,该算法的搜索时间仅为JM参考算法Fast Full的1.8%,而峰值信噪比PSNR相对于Fast Full搜索算法降低了0.076DB,码率增高4.6%,86%的MV相同,达到了较好的搜索效果。3、设计并实现帧间预测。构建帧间预测整体结构,用Verilog HDL语言完成各个模块的设计,在Modelsim中对各个模块进行仿真并与Matlab计算出的结果对比。结果表明各模块功能完全正确,能够满足每秒25帧,分辨率为720×480的视频序列的实时运动估计。4、对系统进行优化和功耗分析。研究影响FPGA功耗的因素,采用关断时钟、减少信号翻转和优化设计减少逻辑单元消耗等方法优化设计,降低FPGA功耗。用Altera公司的PowerPlay对优化前后的系统进行功耗估计,优化前系统功耗706mW,优化后达到584mW,优化措施有效降低了系统功耗。结果表明:本文采用的算法和算法在FPGA上的实现在性能和资源消耗上都具有较大优势,对基于FPGA的H.264帧间预测实现具有一定的参考价值。
其他文献
静态频谱分配体制导致的频谱利用率低下,已成为无线通信发展和应用的主要障碍之一,认知无线电作为一种智能的共享频谱技术,通过挖掘时域、频域和空域未充分利用的资源,可以缓
日益增长的多媒体业务和高速数据业务需求对未来的移动通信网络提出了越来越高的要求。但随着新的移动通信系统所分配的频带越来越高,造成无线信号的传输损耗和空间损耗较大,
随着无线通信技术的飞速发展,人们对高速数据业务的要求与日俱增。由于科学技术发展的局限和无线用户人数的激增,频谱资源逐渐枯竭,人们对于高频带利用率通信的探索与研究已
认知无线电作为一种灵活的、可重配置的、重复可编程的智能通信技术,通过对无线传输场景的实时感知,寻求高质量的空闲无线信道,自适应调整自身的工作参数:如传输信道、发射功
光纤陀螺(FOG)是激光陀螺仪的改进型,是新一代角速度传感器。FOG可用于定位、姿态控制和绝对方向的测量,在国民经济和国防建设中起到重要作用,拥有广泛的应用市场。近年来,国内对
随着无线局域网(WLAN)技术和VoIP(Voice over IP)技术的不断发展,利用WLAN来传输IP语音的技术成为近些年研究的热点。但是由于IP网络提供的是尽力而为的服务,加上无线网络带
图像拼接技术一直是计算机视觉和图像处理的研究热点。它把多幅离散的图像信息表现在一幅大视角高分辨率的平滑图像上,很好地解决了图像的视野和分辨率的矛盾问题,在虚拟现实
随着无线通信技术的发展及高传输速率的要求,必须考虑到协作通信技术,在充分复用频率、时间、空间等多维资源的基础上,改善网络覆盖性能。该技术的概念是在中继信道模型的基