本文關(guān)鍵詞：SVAC監(jiān)控視頻編碼器幀間預(yù)測模塊的硬件設(shè)計(jì)

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【摘要】：《安全防范監(jiān)控?cái)?shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求》(SVAC協(xié)議)是我國自主研究編制的監(jiān)控視音頻編解碼協(xié)議規(guī)范。采用SVAC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行視頻編解碼,可以有針對性地對安防監(jiān)控類的視頻進(jìn)行壓縮與傳輸處理,跨越專利壁壘,節(jié)約大量成本。本文針對SVAC協(xié)議中幀間預(yù)測編碼的硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究與探討。本文在深入分析了SVAC協(xié)議規(guī)定的視頻編解碼原理與關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,著重研究了幀劃分、整像素運(yùn)動估計(jì)匹配、分像素插值、B幀雙向處理、感興趣區(qū)域標(biāo)記等模塊硬件實(shí)現(xiàn)算法,結(jié)合監(jiān)控視頻的特點(diǎn)與系統(tǒng)需求對幀間預(yù)測模塊硬件進(jìn)行了規(guī)劃與設(shè)計(jì)。提出了一種以運(yùn)動矢量預(yù)測塊所在行為搜索起點(diǎn)的改進(jìn)的分層整像素搜索方法,采用并行流水線方式對8x8待編碼子塊在24x24的搜索窗中進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)匹配,根據(jù)MV距離預(yù)測原點(diǎn)的位置設(shè)置不同優(yōu)先級,判決最優(yōu)SAD值對應(yīng)的運(yùn)動矢量位置和相應(yīng)SAD值；充分利用分像素前后推導(dǎo)關(guān)系,提出了一種符合SVAC協(xié)議要求的高度并行分像素運(yùn)動估計(jì)結(jié)構(gòu),經(jīng)過三次插值處理與兩次比較,得出8個1/2分像素點(diǎn)和16個1/4分像素點(diǎn)對應(yīng)的編碼代價最優(yōu)點(diǎn),提高了編碼效率。本文討論分析了SVAC協(xié)議中B幀雙向預(yù)測模式的劃定方法,給出了雙向幀間預(yù)測比較計(jì)算模塊的硬件架構(gòu)。并結(jié)合監(jiān)控視頻內(nèi)容特點(diǎn),通過判定MV和SAD與閾值之間的關(guān)系,對感興趣區(qū)域編碼標(biāo)記模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本文使用Verilog語言進(jìn)行各模塊硬件描述,在Quartus Ⅱ 13.0環(huán)境下進(jìn)行編譯綜合,在Altera Cyclone Ⅲ EP3C120F780C8型號FPGA上進(jìn)行了適配。使用Modelsim進(jìn)行功能仿真驗(yàn)證,給出了性能分析。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)符合預(yù)期目標(biāo),滿足高清監(jiān)控視頻編碼要求。
【關(guān)鍵詞】：SVAC 幀間預(yù)測 感興趣區(qū)域標(biāo)記 硬件設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 監(jiān)控視頻編碼現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 SVAC幀間預(yù)測編碼原理14-27
• 2.1 SVAC視頻編碼原理14-17
• 2.1.1 SVAC視頻編碼基本原理14-16
• 2.1.2 SVAC視頻編碼主要特點(diǎn)16
• 2.1.3 SVAC視頻編碼需求分析16-17
• 2.2 SVAC幀間預(yù)測算法分析17-25
• 2.2.1 SVAC幀間預(yù)測幀塊劃分與模式選擇17-20
• 2.2.2 運(yùn)動估計(jì)塊匹配準(zhǔn)則選擇20-21
• 2.2.3 運(yùn)動估計(jì)搜索算法分析21-23
• 2.2.4 分像素插值處理23-25
• 2.3 監(jiān)控視頻感興趣區(qū)域編碼25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 SVAC幀間預(yù)測模塊硬件設(shè)計(jì)27-53
• 3.1 幀間預(yù)測模塊整體設(shè)計(jì)27-29
• 3.2 運(yùn)動矢量空間預(yù)測模塊設(shè)計(jì)29-31
• 3.3 整像素運(yùn)動估計(jì)模塊設(shè)計(jì)31-37
• 3.3.1 整像素運(yùn)動估計(jì)模塊整體架構(gòu)設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.2 改進(jìn)的分層全搜索算法實(shí)現(xiàn)32-34
• 3.3.3 處理單元陣列設(shè)計(jì)34
• 3.3.4 SAD比較模塊設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.5 控制器設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 分像素運(yùn)動估計(jì)模塊設(shè)計(jì)37-46
• 3.4.1 分像素運(yùn)動估計(jì)模塊整體架構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.2 插值濾波模塊設(shè)計(jì)38-42
• 3.4.3 存儲矩陣設(shè)計(jì)42-43
• 3.4.4 PU陣列及最優(yōu)輸出模塊設(shè)計(jì)43-45
• 3.4.5 控制器設(shè)計(jì)45-46
• 3.5 模式判決與運(yùn)動補(bǔ)償模塊設(shè)計(jì)46-48
• 3.6 B幀雙向處理48-51
• 3.7 感興趣區(qū)域判定模塊設(shè)計(jì)51-52
• 3.8 本章小結(jié)52-53
• 第四章 SVAC幀間預(yù)測模塊功能仿真與驗(yàn)證53-63
• 4.1 仿真與驗(yàn)證方式簡介53-54
• 4.2 SVAC幀間預(yù)測各模塊功能仿真54-60
• 4.2.1 運(yùn)動矢量空間預(yù)測模塊仿真54-55
• 4.2.2 整像素運(yùn)動估計(jì)模塊仿真55-56
• 4.2.3 分像素運(yùn)動估計(jì)模塊仿真56-58
• 4.2.4 模式判決與運(yùn)動補(bǔ)償模塊仿真58-60
• 4.2.5 雙向SAD比較計(jì)算模塊仿真60
• 4.3 幀間預(yù)測模塊整體功能驗(yàn)證及性能分析60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利70-71
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表71

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本文編號：751916