本文關(guān)鍵詞： H.264/AVC JPEG2000 空間應(yīng)用 多模式 實(shí)時(shí)編碼　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國(guó)航天技術(shù)的快速發(fā)展,航天領(lǐng)域中對(duì)數(shù)字視頻和圖像處理系統(tǒng)的應(yīng)用需求越來(lái)越多,并且也對(duì)視頻和圖像壓縮處理系統(tǒng)的功能和效率提出了更高的要求。同時(shí)由于空間環(huán)境的高復(fù)雜性,也必然要求相應(yīng)的數(shù)字視頻和圖像處理系統(tǒng)能夠在這樣的條件下穩(wěn)定可靠地工作,并提供高質(zhì)量的編碼圖像。因此,在這種情況下設(shè)計(jì)出能夠適合空間環(huán)境的多模式、高可靠性的數(shù)字視頻與圖像壓縮編碼系統(tǒng),已經(jīng)成為當(dāng)前航天應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文正是基于航天領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用,通過(guò)有針對(duì)性的研究和學(xué)習(xí),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種適合空間應(yīng)用的多模式數(shù)字視頻與圖像壓縮編碼系統(tǒng)。所做的主要工作和研究成果有:首先,對(duì)航天領(lǐng)域中數(shù)字視頻和圖像的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究,并分析了當(dāng)前可以應(yīng)用到航天領(lǐng)域的可編程邏輯器件和數(shù)字信號(hào)處理器件的發(fā)展?fàn)顩r。針對(duì)目前超大規(guī)模的可編程邏輯器件FPGA和高性能數(shù)字信號(hào)處理單元DSP進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)和研究,并基于本論文的設(shè)計(jì)需求分析了FPGA與DSP的適用性和相應(yīng)選型策略。其次,本文深入研究了數(shù)字圖像處理的相關(guān)預(yù)處理算法,對(duì)其中的顏色插值算法和顏色空間轉(zhuǎn)換算法進(jìn)行了硬件語(yǔ)言描述和仿真驗(yàn)證,并最終應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中。對(duì)高性能的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC和靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000進(jìn)行了深入的研究學(xué)習(xí),了解了H.264/AVC編碼器和JPEG2000編碼器的相關(guān)結(jié)構(gòu)與編碼流程,并結(jié)合它們各自的特點(diǎn)以及所選器件的特性,分析這兩種算法在該系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)。最后,本文結(jié)合FPGA和DSP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及對(duì)數(shù)字圖像預(yù)處理算法、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC和靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的研究,同時(shí)根據(jù)空間應(yīng)用的實(shí)際要求,設(shè)計(jì)出了FPGA加雙DSP架構(gòu)的空間數(shù)字多模攝像機(jī)的視頻編碼系統(tǒng),并完成了整個(gè)架構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)與性能驗(yàn)證。本文著重闡述了FPGA相關(guān)功能模塊的工作原理和設(shè)計(jì)思路,在此基礎(chǔ)上評(píng)估了整個(gè)系統(tǒng)的性能,給出了實(shí)際的實(shí)現(xiàn)效果。
[Abstract]:With the rapid development of spaceflight technology in China, more and more applications of digital video and image processing system are needed in the field of aerospace. And also put forward higher requirements for the function and efficiency of video and image compression processing system. At the same time, due to the high complexity of the space environment, It is also necessary that the corresponding digital video and image processing systems be able to operate stably and reliably under such conditions and provide high-quality coded images. The high reliability digital video and image compression coding system has become the research hotspot in the field of aerospace application. This paper is based on the actual application of the space field, through targeted research and learning, A multi-mode digital video and image compression coding system suitable for space applications is designed and implemented. The main work and research results are as follows: firstly, the development status of digital video and image in space field is studied. The development of programmable logic devices and digital signal processing devices which can be used in aerospace field is analyzed. The large scale programmable logic devices (FPGA) and high performance digital signal processing unit (DSP) are analyzed. After in-depth study and research, Based on the design requirements of this paper, the applicability of FPGA and DSP and the corresponding selection strategy are analyzed. Secondly, the related preprocessing algorithms of digital image processing are deeply studied in this paper. The color interpolation algorithm and color space conversion algorithm are described and simulated in hardware language. Finally, it is applied to the actual system. The high performance video compression standard H.264% AVC and the still image compression standard JPEG2000 are studied deeply, and the related structure and coding flow of H.264% AVC encoder and JPEG2000 encoder are understood. Combined with their respective characteristics and the characteristics of the selected devices, the advantages of the two algorithms in the system are analyzed. Finally, this paper combines the structural characteristics of FPGA and DSP, as well as the digital image preprocessing algorithm. The video compression standard H.264 / AVC and the still image compression standard JPEG2000 are studied. According to the practical requirements of space applications, a video coding system based on FPGA and double DSP architecture is designed. The hardware implementation and performance verification of the whole architecture are completed. The working principle and design idea of the FPGA related function module are expounded in this paper. On this basis, the performance of the whole system is evaluated, and the actual implementation effect is given.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN919.81

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本文編號(hào)：1524464