基于DSP+FPGA的实时视频采集系统设计

2019-08-01 16:51发布

 0 引言
  图像是自然生物或人造物理的观测系统对世界的记录,是以物理为载体,以介质来记录信息的一种形式。图像信息是人类认识世界的重要知识来源。据学者统计,人类所得的信息有80%以上是来自眼睛摄取的图像。而事实上,这种静态的图像已无法满足人们对视频信息的要求。随着人们对视频数据的要求越来越高,高清晰、实时性视频数据量越来越大,视频的实时处理难度也在逐渐增大。本文给出了一款基于DSP+FPGA的嵌入式实时视频采集系统的设计方法,该系统可以广泛应用于关系公共安全的场所,如银行、机场、车站、商场等。
  1 实时视频采集系统结构
  常见的视频采集系统主要有两种:一种是基于单处理器(单片机、ARM等)的视频采集卡,特点是结构简单,易于实现,缺点是无法实时地对视频数据完成处理,需要使用外部处理器来完成特定的视频处理算法,因而成本高,升级维护难度大;另一种是基于主从处理器(ARM+DSP,FPGA+DSP等)的嵌入式视频采集卡,特点是系统高度集成,易于维护升级,可以满足视频采集的需求,同时可以完成特定的视频算法,成本较低。因此,本文给出了一种基于DSP+FPGA的嵌入式视频采集系统设计方案。其系统结构框图如图1所示。

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8条回答
chenci2013
2019-08-02 16:29
 考虑到视频数据的庞大和DSP片上ROM的局限性,本系统在DSP外部扩展了一块4 M×16 bit的SDRAM和一块256 K×16 bit的FLASH。其中SDRAM映射在DSP的CE2、CE3空间,FLASH映射在CE1空间。由于外设接口配置一般都较为复杂,因此使用了TI公司的片上支持库函数(CSL),以简化用户接口的配置。

  视频数据中一般都会存在很多冗余信息(时间冗余度、空间冗余度等),因此具有压缩的必要性。视频编码的主要目的就是在保证重构质量的前提下,以尽量少的比特数来表征视频信息,尽量去除视频图像数据本身具有的多种冗余特性,如空间冗余、时间冗余、心理视觉冗余和熵编码冗余等。常见的压缩标准有JPEG、MPEG-1、MPEG-2、H.261以及H.263等。这些算法一般都较为复杂,处理的数据量也十分巨大。而采用哈佛总线和流水线操作等内部结构DSP在视频处理算法的实现上具有巨大优势。视频算法的编程和调试可在CCS(code composer studio)2.0环境下完成,可使用C语言实现,这样有利于跨平台的移植、优化和升级。

  3 结束语

  本文所设计的基于DSP+FPGA的实时视频采集系统,采用双RAM的乒乓结构来实现对视频的实时采集,利用DSP主处理器来实现JPEG压缩算法,同时使用在线编程技术并利用JTAG对系统进行在线调试。因此,该系统具有体积小、成本低、功耗低、速度快、适应性强、便于维护等特点,因此,在图像的实时处理方面具有良好的应用前景。

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