電視制導(dǎo)系統(tǒng)中視頻圖像壓縮優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、電視制導(dǎo)是當(dāng)今應(yīng)用較為廣泛的一種精確制導(dǎo)方式，其關(guān)鍵技術(shù)就是視頻信號(hào)的傳輸。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)因其所需帶寬較寬、易受干擾等缺點(diǎn)而逐漸被數(shù)字信號(hào)所取代。為了獲取高質(zhì)量的實(shí)時(shí)視頻圖象并克服數(shù)字視頻傳輸所帶來(lái)的數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題，必須進(jìn)行圖象數(shù)據(jù)的壓縮。為此，本文研究并實(shí)現(xiàn)了基于H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視制導(dǎo)系統(tǒng)的圖象子系統(tǒng)。
　　首先，本文中研究了當(dāng)今最新的各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮算法，主要包括MPEG系列和H.26X系列，尤其是當(dāng)今最新的

2、H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)；深入研究和分析了H.264編碼的基本框架，其支持的圖象結(jié)構(gòu)以及它壓縮后傳輸?shù)拇a流格式；研究了H.264標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵處理模塊，幀內(nèi)/幀間預(yù)測(cè)模式、整數(shù)DCT變換、量化、熵編碼和環(huán)路濾波，并為其在硬件系統(tǒng)上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)做了較為深入的理論研究。
　　其次，對(duì)H.264中運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行了研究。研究了運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償算法的基本原理，對(duì)現(xiàn)有的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法分析了其各自的優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的基于運(yùn)動(dòng)矢量概率分布運(yùn)動(dòng)

3、估計(jì)搜索法（PBS），在試驗(yàn)中使用多種不同類(lèi)型的視頻序列，針對(duì)不同的信道傳輸碼率，使用不同的預(yù)測(cè)、補(bǔ)償方法，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　然后，在研究H.264算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)在處理時(shí)間和功耗上的要求，根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)視頻編碼端和視頻解碼端分別進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，其主要模塊有視頻采集模塊、編碼模塊、信道數(shù)據(jù)流組織模塊、解碼模塊和視頻顯示模塊。在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，又對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行了項(xiàng)目級(jí)、函數(shù)級(jí)和語(yǔ)句級(jí)的優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了大大提

4、高視頻壓縮的速度，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。具有穩(wěn)定性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)靈活，維護(hù)方便的特點(diǎn)。
　　最后，基于FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以方向梯度為判據(jù)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)快速算法，并優(yōu)化了算法和電路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到了高速處理的目的。系統(tǒng)通過(guò)模擬仿真驗(yàn)證了其正確性。硬件實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)具有較高的吞吐率和運(yùn)行頻率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，采用流水線設(shè)計(jì)，便于后期進(jìn)一步級(jí)聯(lián)增加處理功能而不影響最高頻率。整體設(shè)計(jì)具有極高的運(yùn)算速度，fmax達(dá)到65.80Mhz,每秒可完成468