本文選題：可重構(gòu)處理器 + 視頻融合�。� 參考：《天津大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展,高清甚至超高清視頻技術(shù)得到普及,視覺信息處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)吞吐量以及設(shè)計復(fù)雜度也在急劇上升,使用傳統(tǒng)的專用集成電路以及通用處理器很難滿足高性能、高靈活性的需求。然而,可重構(gòu)處理器因其較高的能效比、豐富的運算資源、靈活的互連形式,能夠有效的解決上述問題,并且成為視覺信息處理領(lǐng)域中的新的研究熱點。本文介紹了雙路視頻融合子系統(tǒng)的整體架構(gòu)和實現(xiàn)方式:首先將多源攝像頭輸入的視頻圖像輸入給可重構(gòu)處理器,可重構(gòu)處理器根據(jù)Harris等經(jīng)典圖像拼接算法計算出仿射矩陣,并將仿射矩陣輸出給融合子系統(tǒng)模塊。融合子系統(tǒng)利用DDA(Digital Differential Analyzer)數(shù)值微分分析的方式將兩幅視頻圖像拼接成一幅寬視野的圖像,并采用片內(nèi)乒乓讀寫的方式緩存到DDR2中。然后,將拼接緩存后的視頻圖像進(jìn)行降噪處理。本文提出了一種基于半自適應(yīng)閾值的邊緣保護(hù)各向異性濾波算法,該算法相比傳統(tǒng)的各向異性濾波算法,峰值信噪比PSNR提高了35%,結(jié)構(gòu)相似比SSIM提高了10%,因此不僅提高了濾波降噪性能,還有效的保護(hù)了邊緣細(xì)節(jié)信息。同時,整個系統(tǒng)可以通過人機(jī)交互控制界面OSD進(jìn)行系統(tǒng)配置以及功能選擇。OSD(On Screen Display)模塊由Microblaze軟核作為主控核,產(chǎn)生控制信號并驅(qū)動點陣顯示模塊產(chǎn)生相應(yīng)的菜單畫面。該系統(tǒng)的開發(fā)平臺為Xilinx FPGA,型號為Virtex-5 XUPV5 LX110T。此外,由于整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大,需要仿真的功能多,該系統(tǒng)搭建了基于VMM(Verification Methodology Manual)方法學(xué)的驗證平臺,該驗證平臺使用SystemVerilog與C語言進(jìn)行編寫,仿真環(huán)境為Sysnopsys公司的VCS 2011。驗證環(huán)境層次化,降低了驗證平臺的設(shè)計復(fù)雜性。同時,還使用了隨機(jī)約束向量作為驅(qū)動向量,盡可能使功能覆蓋率達(dá)到100%。相比于傳統(tǒng)的動態(tài)仿真,該驗證方式仿真速度快,覆蓋率高,且便于維護(hù)與移植。
[Abstract]:With the rapid development of multimedia technology, high-definition and even ultra-high-definition video technology has been popularized, and the data throughput and design complexity of visual information processing system are also rising rapidly. It is difficult to meet the requirement of high performance and high flexibility with traditional ASIC and general purpose processor. However, reconfigurable processors can solve these problems effectively because of their high energy efficiency ratio, rich computing resources and flexible interconnection forms, and become a new research hotspot in the field of visual information processing. This paper introduces the architecture and implementation of the dual-channel video fusion subsystem. Firstly, the video image input from the multi-source camera is input to the reconfigurable processor. The reconfigurable processor calculates the affine matrix according to the classical image mosaic algorithm such as Harris. The affine matrix is outputted to the fusion subsystem module. The fusion subsystem uses the method of DDA(Digital Differential Analyzer numerical differential analysis to splice two video images into a wide-field image and cache it into DDR2 by in-chip ping-pong reading and writing. Then, the concatenated video image is de-noised. In this paper, an edge protection anisotropic filtering algorithm based on semi-adaptive threshold is proposed, which is compared with the traditional anisotropic filtering algorithm. The peak signal-to-noise ratio (PSNR) is increased by 35%, and the structure similarity is improved by 10% than that of SSIM, so it not only improves the performance of filtering and noise reduction, but also effectively protects the edge detail information. At the same time, the whole system can be configured by man-machine interactive control interface (OSD) and function selection. The Microblaze soft core is used as the main control core to generate the control signal and drive the dot matrix display module to generate the corresponding menu screen. The development platform of the system is Xilinx FPGA, and the model is Virtex-5 XUPV5 LX110T. In addition, due to the large amount of data of the whole system and the need for more functions of simulation, the system has built a verification platform based on VMM(Verification Methodology Manual methodology. The verification platform is written in SystemVerilog and C language, and the simulation environment is VCS 2011 of Sysnopsys Company. The verification environment is hierarchical and the design complexity of the verification platform is reduced. At the same time, the random constraint vector is used as the driving vector to make the function coverage as high as 100. Compared with the traditional dynamic simulation, this verification method has the advantages of high speed, high coverage and easy maintenance and transplantation.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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