目前,視頻在實(shí)時(shí)處理方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,例如視頻會(huì)議,視頻直播,視頻電話等。HDMI接口是目前使用最廣泛的視頻接口,可以傳輸超高清視頻,具有音視頻同時(shí)傳輸、傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn)。隨著圖像質(zhì)量的提高,需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來(lái)越大,圖像壓縮技術(shù)也得到了快速發(fā)展,本課題基于FPGA對(duì)HDMI傳輸?shù)囊曨l圖像進(jìn)行了實(shí)時(shí)壓縮的研究。首先,針對(duì)視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型的小波變換壓縮算法。該算法中將圖像分塊處理,對(duì)每塊單獨(dú)進(jìn)行壓縮,采用三級(jí)9/7小波變換,對(duì)小波變換后的系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)的SPIHT編碼。在改進(jìn)的SPIHT編碼中,高頻系數(shù)先經(jīng)過(guò)舍棄低位無(wú)效數(shù)據(jù)的處理再進(jìn)行閾值判決,減小了冗余,提高了壓縮效率。本設(shè)計(jì)中還實(shí)現(xiàn)了DCT變換壓縮算法。將改進(jìn)后的小波變換壓縮算法與DCT變換壓縮算法的性能進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果說(shuō)明改進(jìn)的小波變換壓縮算法的壓縮圖片質(zhì)量和壓縮比均高于DCT變換。其次,基于實(shí)時(shí)壓縮算法和FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)壓縮系統(tǒng),其中FPGA芯片選擇了Altera公司Cyclone IV系列的EP4CE6。系統(tǒng)將壓縮和解壓縮兩部分別在兩塊FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)分為FPGA控制模塊,SDRAM存儲(chǔ)模塊,HDMI視頻解碼模塊,VGA顯示模塊四個(gè)部分。FPGA芯片負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓縮和解壓縮系統(tǒng)的控制和實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮解壓算法,是系統(tǒng)的核心。HDMI視頻解碼模塊選用了ADI公司的HDMI解碼芯片ADV7611,利用STM32的IIC接口實(shí)現(xiàn)ADV7611的寄存器配置。SDRAM存儲(chǔ)設(shè)計(jì)中采用先圖像分塊再乒乓緩存的方式,相較于傳統(tǒng)實(shí)時(shí)圖像的幀緩存縮短了時(shí)間,再將分塊的圖像送入壓縮模塊處理。對(duì)解壓縮后的數(shù)據(jù)采用VGA接口進(jìn)行顯示,VGA的控制芯片為ADV7123。通過(guò)分析DCT變換壓縮和小波變換壓縮兩個(gè)系統(tǒng)壓縮解壓縮的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)比了兩種方法的延時(shí)、壓縮率和壓縮質(zhì)量,證明兩種方法的壓縮系統(tǒng)均有良好的壓縮性能和實(shí)時(shí)性。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;TN791
【部分圖文】：

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文102 (2 1)( , ) ( ) ( , ) cos2Mmn uX u n C u X m nMM = 102 (2 1)( , ) ( ) ( , ) cos2Nnn vY u v C v X u nNN = 要是使圖片數(shù)據(jù)由空間域轉(zhuǎn)換為頻域，并沒(méi)有壓縮的部分較大數(shù)據(jù)保存著重要信息，這部分?jǐn)?shù)據(jù)在左上角 0。DCT 變換后進(jìn)行量化，量化處理就是 DCT 變換系。量化步長(zhǎng)的選擇是非常重要的，它決定了圖像的壓量化，其他較小系數(shù)粗量化，這樣就可以較少的影響化可以使用固定量化表或自適應(yīng)量化，設(shè)計(jì)中根據(jù) DC中數(shù)據(jù)的特點(diǎn)建立了一個(gè)量化表，如圖 3.2 所示。

g Peppers 原圖 h Peppers DCT 恢復(fù)圖片 i Peppers 小波恢復(fù)圖片圖 3.7 不同圖片下 DCT 壓縮和小波變換壓縮后的恢復(fù)圖片F(xiàn)ig. 3.7 Image restoration of DCT compression and wavelet transform under different images從圖 3.7 可以看出，兩種壓縮算法都沒(méi)有明顯的失真，但是小波變換壓縮算法在處理上要比 DCT 變換算法更好。接下來(lái)對(duì)兩種壓縮算法進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，用PSNR評(píng)價(jià)壓縮質(zhì)量，壓縮比來(lái)評(píng)價(jià)壓率。表 3.4 表示了 DCT 變換壓縮和小波變換壓縮的 值。表 3.4 兩種算法對(duì)不同圖像壓縮的 值Tab. 3.4 values of two algorithms for different image compression壓縮算法 Lena 圖(dB) Baboon圖(dB) Peppers 圖(dB) 平均值(dB)DCT 變換 28.459 28.106 27.830 28.132小波變換 30.705 29.990 30.254 30.316由表 3.4 可以看出 DCT 變換壓縮的 平均值為 28.132dB，小波變換壓縮平均值為 30.316 dB，小波變換壓縮的 值較高。表 3.5 表示了兩種算法對(duì)三幅測(cè)試圖片的壓縮比的值。

圖 4.4 Quartus II 界面圖Fig. 4.4 Quartus II Interface figureQuartus II 中包含很多工具，這些工具全面實(shí)現(xiàn)了 FPGA 開(kāi)發(fā)流程中的各個(gè)步4.1 是各部分設(shè)計(jì)工具對(duì)應(yīng)的功能。表 4.1 Quartus II 工具及功能Tab.4.1 Quartus II tools and functions工具 功能New Project Wizard 建立新工程，指定目標(biāo)器件Text Editor 硬件描述語(yǔ)言代碼設(shè)計(jì)Assignment Editor、Pin Planner 指定初始設(shè)計(jì)約束Analysis &Synthesis 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合Fitter 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行布局布線Power Play Power Analyzer 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行功耗分析和計(jì)算Timing Analyzer 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)序分析
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜宗展;王振河;馮迎春;;基于FPGA的VGA圖像顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2015年16期

2 李波;何亮;;基于JPEG2000的視頻壓縮技術(shù)研究[J];成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

3 李其虎;文運(yùn)豐;賈瑞才;肖嵩;;無(wú)人飛行器超低延時(shí)高速并行圖像壓縮系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2013年11期

4 蘇財(cái)貴;葉宇煌;蘇凱雄;;HDMI接口在H.264高清視頻編碼系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電視技術(shù);2012年21期

5 張艷艷;陳蘇婷;;基于FPGA的雷達(dá)視頻壓縮技術(shù)研究[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2012年06期

6 王剛;陳曉曙;;面向無(wú)線傳輸?shù)膶?shí)時(shí)視頻壓縮編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年12期

7 彭旭鋒;劉文怡;李金力;;基于DSP和FPGA的實(shí)時(shí)圖像壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2010年11期

8 楊海鋼;孫嘉斌;王慰;;FPGA器件設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展綜述[J];電子與信息學(xué)報(bào);2010年03期

9 張文濤;王瓊?cè)A;李大海;張映權(quán);;實(shí)時(shí)視頻采集系統(tǒng)的SDRAM控制器設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年20期

10 于繼榮;;FPGA實(shí)現(xiàn)視頻壓縮相關(guān)問(wèn)題探討[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2009年24期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孫健;基于并行流水線結(jié)構(gòu)的高速圖像壓縮技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 肖婭;H.264視頻流實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2008年

2 王笑然;基于DVI接口的視頻圖像壓縮編碼的FPGA設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2006年

3 朱劍英;基于DCT變換的圖像編碼方法研究[D];南京理工大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2889084