基于SOPC技術(shù)的水下視頻數(shù)字傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、本論文旨在研究設(shè)計(jì)一臺(tái)用于水下環(huán)境的，集視頻實(shí)時(shí)采集、視頻高壓縮比壓縮和視頻實(shí)時(shí)傳輸功能于一體的數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)。 我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，海洋國(guó)土面積300多萬(wàn)平方公里。海洋中蘊(yùn)含著豐富的資源，在我國(guó)可持續(xù)發(fā)展中，海洋的作用越來(lái)越突出。要對(duì)海洋資源進(jìn)行探索研究，就需要采集水下的視頻圖像信息，而海洋的復(fù)雜環(huán)境決定了完成這項(xiàng)工作的難度和復(fù)雜性。因而，開(kāi)展水下視頻無(wú)線傳輸?shù)难芯?，在?guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事上都具有重要的價(jià)值和意義。 利用有

2、限帶寬的水聲信道實(shí)時(shí)傳輸視頻圖像的關(guān)鍵技術(shù)為：一是高效的視頻圖像壓縮技術(shù)，二是高效的水聲Modem研制。而高效的視頻圖像壓縮技術(shù)有可細(xì)分為高效的視頻圖像壓縮算法和高效的視頻壓縮電路，而后者就是本文的主要研究?jī)?nèi)容。 本文設(shè)計(jì)的水下視頻數(shù)字傳輸系統(tǒng)按照功能劃分為三大功能模塊：視頻采集模塊、視頻壓縮模塊和視頻傳輸模塊。 本系統(tǒng)使用先進(jìn)的SOPC技術(shù)，對(duì)各功能模塊設(shè)計(jì)IP核化和“自頂向下”的設(shè)計(jì)理念，符合技術(shù)發(fā)展要求、切合研發(fā)、

3、調(diào)試的實(shí)際，利于系統(tǒng)的升級(jí)與維護(hù)。在視頻采集模塊中，完成了攝像頭和SAA7113H的IP核控制器的編寫(xiě)工作；在視頻壓縮部分，在對(duì)先進(jìn)的視頻壓縮編碼技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單回顧并介紹了一種針對(duì)水下視頻特點(diǎn)提出的高效壓縮編碼技術(shù)，其壓縮比可達(dá)到250:1～500:1。隨后，針對(duì)算法結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研究了水下視頻高壓縮比編碼算法的硬件實(shí)現(xiàn)，提出了基于FPGA的DSP開(kāi)發(fā)方案，并通過(guò)DSPBuilder、ModelSim等EDA工具完成了部分硬件實(shí)現(xiàn)任務(wù)。在視

4、頻預(yù)處理算法中，完成了5/3離散提升小波變換的正變換、逆變換的模型搭建和仿真實(shí)驗(yàn)；在幀內(nèi)編碼算法中，完成了DPCM編碼的模型搭建和仿真驗(yàn)證；在幀間編碼算法中，完成了查找匹配塊的算法的模型搭建和仿真實(shí)現(xiàn)。積累了大量算法硬件實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步提高壓縮編碼算法的硬件化程度奠定了基礎(chǔ)。最后一部分，針對(duì)所搭建系統(tǒng)雙FPGA雙NIOS協(xié)同工作的特點(diǎn)，進(jìn)行了傳輸接口設(shè)計(jì)，為將來(lái)與水聲節(jié)點(diǎn)的模塊對(duì)接提供了良好的軟、硬件接口。 最后，對(duì)與論