高清视频采集与处理系统的研究与实现

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近年来,国家对芯片国产化给予高度重视,并为此投入了大量的人力物力。随着国内电子信息技术的高速发展,特别是移动4G和互联网的普及,对多媒体图像采集技术的实时性和清晰度要求越来越高。目前嵌入式产品已经能做到1080p高清传输,但是由于受限于其存储能力和运算能力,高清图像的实时处理仍然在不断研究探索中。DSP作为专用的数字信号处理CPU,其生产工艺水平更加成熟、功耗更低,数据吞吐量更大,运算能力更强的特点越来越受到图像处理领域学者的认可。因此由中国电子科技集团第38研究所(以下简称:38所)纯自主研发的BWDSP受到广泛关注。本文基于BWDSP100+FPGA设计了一款具有智能图像处理功能的嵌入式高清视频采集与处理系统。围绕此系统文章从硬件和软件两个部分展开研究。  论文的主要工作和创新点如下:  1、首次采用国产BWDSP作为主处理器,并结合FPGA设计了前端视频采集模块、高速视频传输模块、高清视频显示模块,实现了视频的实时采集、传输与显示,并且可对60fps、24bit、1080p的视频图像进行有效的边缘处理。  2、率先利用38所自主研发设计的基于FPGA的高速链路口解决了实时视频数据的吞吐问题。  3、充分利用BWDSP硬件加速优势,结合混合编程方法,针对某些处理速度慢,并行性不高的函数进行汇编优化处理。  4、采用三层叠加式设计,单个PCB最大达到14层以使其硬件尺寸尽量小,并且为方便调试与后期维护PCB之间采用稳定性可靠的内存接口连接器连接。  5、结合现阶段科技前沿技术国产化需求,论文在国产无人机视频采集处理、雷达信号处理等军事领域具有重要实际意义。  总结来说,本文设计的高清视频采集与处理系统,能够达到1080p/60fps的视频要求,并且支持视频图像的实时灰度变换、边缘检测、图像增强等处理功能。该系统在微型嵌入式、目标跟踪、军事图像处理等领域具有广泛的应用前景。
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