基于DM6467的H.264高清视频压缩平台的设计

高清视频数据量大给视频传输和存储带来困难,单纯增大带宽和存储容量已不现实。依据H.264视频压缩标准原理和TI高性能Davinci处理器特性,设计了基于DM6467的DSP(/ARM)+FPGA架构的高清视频压缩实时显示和存储硬件平台,并给出了H.264压缩算法实现方法。通过对视频序列进行验证,仿真结果表明,在峰值信噪比较高时,仍能得到约20倍的压缩比,同时具有良好的实时性。     

基于Mjpg-streamer的移动视频监控系统设计

为了满足视频监控的需求,设计并实现了一种基于Mjpg-streamer的嵌入式无线网络视频监控系统,以S3C6410作为核心处理器,使用CMOS摄像头OV9650作为视频采集设备,通过无线方式传输经过H.264压缩后的视频数据;重点阐述了在开源视频服务器软件Mjpg-streamer的框架结构下实现视频采集和H.264硬编码过程;最后以Android手机作为视频接收显示终端对系统进行测试,传输视频清晰、流畅,系统稳定、可靠,具有良好的扩展性和易用性。     

基于FPGA的四轴飞行控制器的硬件系统设计

为提高四轴飞行器的数据采集与数据处理能力,降低四轴飞行器的功耗,研制了一种基于FPGA的四轴飞行控制器。飞行控制器以NIOS II处理器为控制核心,结合嵌入的SPI、I2C、UART等IP核实现了数据的实时采集与快速处理,并提出并行处理PPM解码和编码、超声波检测与控制、蜂鸣器控制的设计方案,利用VerilogHDL语言在FPGA上设计了这些并行处理功能模块,这些功能模块通过PIO核与NIOS II处理器连接,能够自主完成所规定的处理功能。经过多次飞行测试,四轴飞行器能够稳定的起飞和降落,快速的飞行,转弯,上升和下降,也能够避开障碍物,验证了四轴飞行控制器功能稳定,功耗较低,已达到设计的要求。     

基于FPGA和单片机的多路信号光纤传输系统设计

基于FPGA和单片机技术,设计了多路信号光纤传输系统,利用单片机实现了模拟数据的高精度采集和通信信号的双向传输,利用FPGA实现了多路复杂信号的处理与传输。实验证明：该系统不仅能传输多路模拟与数字信号,以及低速数字信号与高速脉冲信号,还能实现双向CAN通信。与现有光纤传输系统相比,多路信号光纤传输系统不仅实现了多路复杂信号的采集,而且使用一根光纤实现了大容量多数据的双向传输,一方面减小了产品体积,另一方面降低了产品成本。     

基于DM642 DSP技术视频图像采集与传输系统设计

视频图像的采集与传输技术一直是信号处理领域研究的热点与难点问题,文章主要以系统的硬件设计和软件设计来对系统进行详细论述,在硬件设计中,通过分析视频图像采集所需要的主要性能指标,确定了系统采用TMS320DM642 DSP芯片,并确定系统的总体设计方法,同时完成了DSP最小系统设计,电源设计以及图像传输模块设计等;在软件设计中,通过对DSP实际控制,从而实现了系统的视频编码余打包等功能,并完成了视频传输的驱动程序设计,最后通过对TMS320DM642 DSP的实时控制,实现视频图像传输与采集功能。     

交通监控视频压缩与网络传输系统设计

针对现有交通监控视频中采用的H.264算法复杂度高、运算量大、误码跨帧传播等问题,提出了基于专用编解码芯片ADV212硬件实现JPEG2000标准的视频压缩传输系统的设计方法。设计以ADV7180对PAL制式模拟视频进行采集,以ADV212完成对采集后视频数据的压缩处理,最后通过DM9000A实现对压缩数据的以太网传输。FPGA作为系统主控,主要实现对各芯片的初始化及逻辑控制。实验结果表明,在保证压缩图像具有较高峰值信噪比的情况下,系统对速率为166Mbps的视频图像进行压缩处理后输出速率为8Mbps,有效减轻了网络传输带宽压力,且便于网络终端进行视频数据存储。同时系统还具有集成度高、体积小、性价比高、压缩比可调等优点,支持多种视频监控场合使用。     

基于Linux的嵌入式实时视频跟踪系统

将ARM与DSP相结合,设计并实现了一套嵌入式实时视频传输跟踪系统;该系统以集成ARM和DSP双内核的OMAP3730作为核心处理器,首先通过ARM上搭载的Linux操作系统实现基于V4L2的图像采集功能,然后调用DSP完成H.264视频编码,压缩后的图像由基于实时流传输协议的流媒体服务器传输至远程计算机端解码并显示,最后利用camshift跟踪算法实现对运动目标物体的实时跟踪。该系统是小型无人机自主导航与控制的视觉导航以及以无人机为平台的运动目标检测的基础,有很好的应用前景。     

基于无线传感器网络节点采集存储系统设计

无线传感器网络是当前前沿热点研究领域;随着无线传感器网络的发展,每一个节点采集信号的精度和速率成为关键因素;本设计以FPGA、DSP作为控制核心,实现了一种可对多路信号同时高速采集的系统,采样率为72 kHz,利用流水线技术对混合编帧后的数据进行存储,存储速率为6.282 MB/s,以解决数据量传送速率的问题,并利用无线传输将传感器节点信息传入汇聚节点输出;测试结果表明:该设计可以完成对多路信号的同时采集和存储且整个系统稳定可靠。     

基于FPGA的多通道串口数据采集与传输设计

针对多通道串口数据的采集与传输现实需要,提出了一种基于FPGA的多通道串口数据采集方案。通过对多路串口数据的同时采集、缓冲及打包的数据流处理思想,采用FPAG+多串口+USB的硬件框架及总线不同速率的传输算法,实现了多路串口数据的采集与传输。为了验证设计的有效性,设计了6路串口同时传输的试验方案,最终通过试验满足预期要求,达到多路串口同时采集及传输的目的。     

基于FT245RL和FPGA的6路数据采集系统设计

针对大规模数据采集过程中存在数据量大与传输速度慢的矛盾,本文设计了基于FT245RL和FPGA的6路数据采集系统。该设计采用Xilinx公司的FPGA作为整个系统的核心,控制A/D转换器实现6路模拟数据的同步采集,并将转换后的数字信号存储到Flash中,最终通过USB2.0转换芯片将数据传输到上位机。试验表明,该数据采集系统能够满足对大容量数据实时采集、存储和上传的要求,具有工作稳定,可靠性高,传输速度快的特点,能够广泛应用于大规模数据的采集。     

基于多Agent的水质监测断面优化布设研究

针对条件恶劣、空间受限的飞行目标测试环境中对其数据采集存储系统的低功耗和微型化的要求,本文提出了一种采用MSRAM作为数据的主要存储介质,结合FPGA芯片AGL030作为主控制部分的微型化数据采集存储方案。并对电路的采集存储、节能、延时进行了软件设计,对相关功能的实现进行了仿真,调试后采集存储电路工作稳定,采集存储数据回读拟合波形完整。该采集存储系统最终被成功应用于某型号的飞行炮弹数据记录中。     

Design and ARM-Based Implementation of Bitstream-Oriented Chaotic Encryption Scheme for H.264/AVC Video

In actual application scenarios of the real-time video confidential communication, encrypted videos must meet three performance indicators: security, real-time, and format compatibility. To satisfy these requirements, an improved bitstream-oriented encryption (BOE) method based chaotic encryption for H.264/AVC video is proposed. Meanwhile, an ARM-embedded remote real-time video confidential communication system is built for experimental verification in this paper. Firstly, a 4-D self-synchronous chaotic stream cipher algorithm with cosine anti-controllers (4-D SCSCA-CAC) is designed to enhance the security. The algorithm solves the security loopholes of existing self-synchronous chaotic stream cipher algorithms applied to the actual video confidential communication, which can effectively resist the combinational effect of the chosen-ciphertext attack and the divide-and-conquer attack. Secondly, syntax elements of the H.264 bitstream are analyzed in real-time. Motion vector difference (MVD) coefficients and direct-current (DC) components in Residual syntax element are extracted through the Exponential-Golomb decoding operation and entropy decoding operation based on the context-based adaptive variable length coding (CAVLC) mode, respectively. Thirdly, the DC components and MVD coefficients are encrypted by the 4-D SCSCA-CAC, and the encrypted syntax elements are re-encoded to replace the syntax elements of the original H.264 bitstream, keeping the format compatibility. Besides, hardware codecs and multi-core multi-threading technology are employed to improve the real-time performance of the hardware system. Finally, experimental results show that the proposed scheme, with the advantage of high efficiency and flexibility, can fulfill the requirement of security, real-time, and format compatibility simultaneously.     

跨金属厚壁的视频超声无线通信系统

视频无线传输作为高速通信技术的重要应用场景之一,目前在跨金属超声无线通信领域还鲜见报道,为此,基于FPGA芯片采用单载波时域均衡技术(SC-TDE)搭建了一套高速的跨金属超声无线通信系统。系统以工作频率10 MHz的PZT超声换能器作为超声波的发射端和接收端,基于符号LMS算法在FPGA中构建自适应时域均衡器以实现回波消除。以系统摄像头所采集现场视频数据作为信号源,开展了在厚度50 mm铝板双侧之间的超声无线通信试验。结果表明在穿透厚铝板时,SC-TDE让系统接收信噪比由原来的12 dB提高到26 dB,使得实时视频无线传输得以实现。     

基于FPGA的运动目标实时检测跟踪算法及其实现技术

运动目标检测跟踪有关的算法及其基于PC平台的实现已经比较成熟,但实时性较差。将采集的彩色视频流分成灰度和彩色两个数据流,灰度视频用于目标检测,彩色视频流用于跟踪显示。以经典的帧间差分法和背景差分法为基础,根据现场可编程门阵列(FPGA)的特点及片外同步动态存储器的存取控制要求,对这两个算法用FPGA逻辑单元进行了设计和实现。对原始彩色视频流和转换后的灰度视频流的存取使用乒乓操作,在滤波和形态学处理时使用了并行的流水线操作,极大地提高了算法的实时处理能力。在FPGA开发板上构建了一个彩色视频图像中运动目标检测跟踪系统,对系统性能进行了测试。实验结果表明,系统可在多种分辨率和帧率下进行运动目标进行实时检测跟踪;固定背景差分法对目标运动速度无限制,但当使用帧差法对快速运动目标进行有效的检测时,应使目标的帧差间距大于3.2像素。     

基于网络传输的实时图像融合系统设计

 为了实现图像融合系统远距离实时传输,提出一种基于TI公司TMS320DM642和TMS320DM365处理器平台的高速网络传输图像融合系统的设计方案。设计基于TMS320DM642融合模块和基于TMS320DM365网络传输模块,解决了图像融合模块和网络传输模块间的数据通信问题;在融合模块中实现图像配准和图像实时融合,融合图像数据在网络传输模块中进行H-264算法压缩并根据RTP(real-time transport protocol,实时传输协议)协议实现RTP封包处理,传输码率约为460 kb/s;利用线程间管道通信技术,实现了一种新的基于RTP/RTSP(real time streaming protocol,实时流传输协议)嵌入式流媒体服务器的搭建方法。实验结果表明：系统总体图像延迟为300 ms左右。     

基于DSP和FPGA图像采集技术的研究

本文介绍了一种基于可编程逻辑器件(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的图像采集系统。采用增强型视频输入处理芯片SAA7111A完成对视频信号的模数转换,以FPGA为数据逻辑控制单元,结合DSP控制实现了对图像的实时采集传输。介绍了系统的整体结构。并详细讨论了FPGA的控制逻辑,DMA图像存取等工作原理。     

基于特征结构配置的飞翼无人机纵向控制律设计与 试飞验证

针对飞翼无人机的纵向、横侧向静稳定性较差,飞机纵向短周期模态稳定性不足等问题,以某小型飞翼无人机为对象,研究了特征结构配置方法,并提出了基于特征结构配置方法的前向增益型、误差积分型控制律设计方案;利用线性模型设计了该飞机的纵向控制律,通过非线性仿真分析、飞翼无人机的试飞验证了该控制方案的可行性与有效性;仿真及试飞结果表明：采用特征结构配置方法设计的飞行控制系统具有较好的控制效果,改善了飞翼飞机的飞行品质。     

低慢小飞行物实时检测原理与实验研究

飞鸟撞击飞机与无人机黑飞是威胁航班起降安全的两大隐患,上述的飞鸟和无人机都属于“低慢小”飞行物。为保卫机场净空区的安全,需要研制具有反低慢小功能的预警系统。对此,设计并实现了一套低慢小飞行物实时检测系统,基于FPGA(field programmable gate array)驱动相机阵列实时采集大视场天空视频,将适于硬件操作的奇偶分流算法与帧间差分算法相结合进行运动目标检测,系统帧率达到17帧/s@1 024×768 pixel,平均检测准确率为99.69%。采用千兆以太网、光纤和交换机将前端跑道视频传输至后端塔台指挥中心,支持3 km远距离传输。相比于传统基于软件串行处理的方式,该系统具有高实时性、低功耗与小体积的优势,适合部署在实际应用场景中。     

On the Performance of Video Resolution,Motion and Dynamism in Transmission Using Near-Capacity Transceiver for Wireless Communication

This article investigates the performance of various sophisticated channel coding and transmission schemes for achieving reliable transmission of a highly compressed video stream. Novel error protection schemes including Non-Convergent Coding (NCC) scheme, Non-Convergent Coding assisted with Differential Space Time Spreading (DSTS) and Sphere Packing (SP) modulation (NCDSTS-SP) scheme and Convergent Coding assisted with DSTS and SP modulation (CDSTS-SP) are analyzed using Bit Error Ratio (BER) and Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) performance metrics. Furthermore, error reduction is achieved using sophisticated transceiver comprising SP modulation technique assisted by Differential Space Time Spreading. The performance of the iterative Soft Bit Source Decoding (SBSD) in combination with channel codes is analyzed using various error protection setups by allocating consistent overall bit-rate budget. Additionally, the iterative behavior of SBSD assisted RSC decoder is analyzed with the aid of Extrinsic Information Transfer (EXIT) Chart in order to analyze the achievable turbo cliff of the iterative decoding process. The subjective and objective video quality performance of the proposed error protection schemes is analyzed while employing H.264 advanced video coding and H.265 high efficient video coding standards, while utilizing diverse video sequences having different resolution, motion and dynamism. It was observed that in the presence of noisy channel the low resolution videos outperforms its high resolution counterparts. Furthermore, it was observed that the performance of video sequence with low motion contents and dynamism outperforms relative to video sequence with high motion contents and dynamism. More specifically, it is observed that while utilizing H.265 video coding standard, the Non-Convergent Coding assisted with DSTS and SP modulation scheme with enhanced transmission mechanism results in Eb/N0 gain of 20 dB with reference to the Non-Convergent Coding and transmission mechanism at the objective PSNR value of 42 dB. It is important to mention that both the schemes have employed identical code rate. Furthermore, the Convergent Coding assisted with DSTS and SP modulation mechanism achieved superior performance with reference to the equivalent rate Non-Convergent Coding assisted with DSTS and SP modulation counterpart mechanism, with a performance gain of 16 dB at the objective PSNR grade of 42 dB. Moreover, it is observed that the maximum achievable PSNR gain through H.265 video coding standard is 45 dB, with a PSNR gain of 3 dB with reference to the identical code rate H.264 coding scheme.     

无线视频传感阵列低复杂度多视点视频编码方案

基于网络中心节点的运动矢量外推技术,提出了一种无线视频传感阵列的低复杂度多视点视频编码方法。该方法考虑到密集型视频传感阵列各视点间通信复杂、布线繁重、且位于各相机节点内的编码器由于计算能力、功耗等限制难以完成复杂的编码过程等特点,利用运动矢量外推逼近技术将大量的运动估计运算从视频编码端移到了网络中心节点,使得新编解码框架下编码器的运动估计的计算复杂度只有传统全搜索运动估计运算的0.3%,降低了系统传感阵列编码端功耗。实验结果表明,该方法的率失真性能比H.264-I帧高出4 dB以上,接近H.264-P帧编码,优于基于Wyner-Ziv理论的分布式多视点视频编码方法。