FPGA在视频拼接中的应用与实现
基于FPGA的音视频编码与解码算法实现
基于FPGA的音视频编码与解码算法实现近年来，音视频编码技术的飞速发展已经成为媒体领域发展的一个重要驱动力。
FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）作为一种被广泛应用于数字电路设计的可编程器件，也逐渐成为实现音视频编码与解码的重要工具。
本文将探讨基于FPGA的音视频编码与解码算法实现的问题。
一、音视频编码和压缩算法音视频编码和压缩是提高传输和存储效率的重要手段。
在传输和储存大量音视频数据时，采用压缩技术显然可以减小数据量，从而提高传输和储存效率。
音视频编码算法可以将无损或有损的编码算法应用到声音和图像数据上，压缩得到的音视频数据在保证人眼可接受的情况下，减小数据量，达到储存、传输方面的目的。
目前使用最广泛的编码标准包括MPEG、H.264、H.265等。
MPEG，指传输和压缩共同组成的多媒体专家组（Moving Picture Experts Group），是一种广泛使用的视频压缩标准，由ISO/IEC组织批准。
H.264和H.265是ITU-T标准，与MPEG相比，具有更高的压缩比和更好的编码效率，并且适用于广泛的视频编码应用，已经成为广泛采用的视频编码标准。
二、FPGA处理在音视频编码中的优势FPGA具有硬件可重构性和可编程性，可以快速实现高速数据处理和优化，适用于机器视觉、音频处理、信号处理、无线通信等领域。
在音视频编码领域中，FPGA拥有以下优势：1.高性能：FPGA可以实现硬件并行运算，同时对大量数据进行高速处理，具有优秀的实时性和低延迟。
2.可灵活配置：FPGA硬件结构可编程，允许用户灵活配置其内部处理器和函数单元，以满足各种不同的应用需求。
3.低功耗：采用FPGA进行计算和处理可以减少功耗，同时提高处理效率。
4.可扩展性：FPGA的结构具有良好的可扩展性，可以根据应用需求增加资源，提高处理性能。
基于FPGA的音视频编码实现可以结合FPGA的优势，利用其高效率和低延迟的性能，实现高速音视频解码和编码的应用。
基于FPGA的视频的采集、处理和显示
基于FPGA的视频的采集、处理和显示
基于FPGA的视频的采集、处理和显示
1.利用FPGA开发板及其外部电路是实现PAL制式到VGA制式的转换。
系统框图如图1所示。
图1
2.摄像头采用的是CCD 摄像头以其感光性好、灵敏度高、信噪比高、抗干扰能力强等优点成为本文采集模块的首选，其输出格式为PAL（Phase Alteration Line 逐行倒相）制式的复合模拟信号。
标准的PAL视频信号图像输出频率为50Hz，即每秒视频显示50帧。
显示一行数据所需的时间为64μs。
图2给出采用的CCD摄像头模块。
图2
3、视频解码芯片，即AD转换。
ADV7180是一种多用途的单芯片多格式视频解码器。
电路
图如图3所示。
图3
4. 视频采集模块电路板如图4所示。
图4
5. 系统采用VGA显示器作为视频图像的输出媒介，其显示数据为RGB三色的模拟视频数据，而FPGA处理完成的视频图像数据为数字信号，视频数模转换芯片，采用AD公司的ADV7123作为视频数模转换芯片。
ADV7123是一款单芯片、三通道、低功耗高速数模转换器,内置三个高速、10位、带互补输出的视频数模转换器、一个标准TTL 输入接口以及一个高阻抗、模拟输出电流源。
如图5所示。
图5
6.结果图如图6所示。
图6 既是采用本文的系统实现的7．作品整体结构图。
FPGA在视频处理中的应用
FPGA在视频处理中的应用随着科技的不断发展，视频处理技术的应用越来越广泛。
在这个过程中，FPGA技术也逐渐得到了广泛应用。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，可以根据需要进行定制编程，实现各种不同的应用。
在视频处理领域，FPGA可以帮助实现高清视频转换、图像增强、视频编解码等功能，成为了视频处理中不可或缺的重要技术之一。
随着高清视频的兴起，视频转换技术变得越来越重要。
高清视频的分辨率和画质都要求更高的数据带宽，而传统的视频接口标准无法满足这种需求。
FPGA可以通过编写定制的算法，实现高清视频和传统视频格式之间的转换。
通过FPGA技术的应用，可以在高清视频和传统视频之间实现快速转换，无需另外购置昂贵的硬件设备。
除了视频转换，FPGA技术在图像增强方面也有着广泛的应用。
图像增强可以使得低质量的视频图像变得更加清晰、鲜明。
这对于监控系统、医疗影像等领域非常重要。
图像增强的原理是对视频图像进行处理，使得各种细节和特征都更加突出。
FPGA可以通过编写定制的算法，实现各种不同的图像增强处理，如锐化、增加对比度等。
在视频编解码方面，FPGA技术也具有着重要的应用价值。
视频编解码是指将视频文件压缩并存储起来，以便于传输和存储。
这个过程涉及到视频流数据的压缩和解压缩。
传统的软件编解码技术需要消耗大量的存储和计算资源，成本较高。
而使用FPGA技术实现视频编解码，可以使得这个过程更加高效，节省了大量的存储和计算资源。
除了上述应用之外，FPGA技术在视频处理领域还有许多其他重要应用。
例如，通过FPGA技术实现视频传输、视频处理算法的优化、图像识别等。
这些都是视频处理领域中非常关键的应用。
随着FPGA芯片的不断发展和进步，这些应用的效果也会越来越好，FPGA技术在视频处理中的应用也会越来越广泛。
总之，FPGA技术在视频处理中具有着重要的应用价值。
随着高清视频越来越普及，视频处理技术的需求也会不断增长。
基于FPGA的多路视频合成系统的设计
产 品 的 调试 、修 改 及 升 级 比较 困难 ，成 本 较 高 。 Ｆ ＧＡ （ ｉ ｄＰｏ ｒｍｍａ ｌ Ｇａ ｒａ ，现场 可编 Ｐ Ｆｅ ｒｇａ ｌ ｂｅ ｔ Ａ ｒｙ ｅ 程 门阵列 ）器件具 有并行 处理 速度高 、集成 度高 、 功耗 低 、设 计灵活 等特 点 ，且 有快速 高效 的开 发平
帧 后 读 出 ，格 式 再 生 后送 入 视 频编 码 器 Ｓ ７ ２ ＡＡ １ １
１ 多路视频合成系统 的组成结构
系统 以Ｆ ＧＡ为 核心 ， 与视频 解 码模 块 、视 频 Ｐ 编码 芯片 和Ｓ ＡＭ等外 围器 件一起 构成 整个 多路视 Ｒ
还 原成模 拟信 号送 显示器 输 出 。
、 匐 ｌ 造
基于Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的多路视频合成 系统的设计
Ｓｙｎｔ ｈｅｓｉ ｙ ｅｍ ｓ ｓ ｓｔ ｄｅｓｉ ｕｌ ｉ ｄｅ ｂａｓ ｇｎ ｏｆ ｍ ｔ－ ｖｉ ｏ ｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ
陈文辉 ，覃永新 ，黄庆南
ＣＨＥＮ Ｗ ｅｎ ｈ ｉＱ Ｉ ｏ ｇ ｘｎ ＨＵＡＮＧ ｎ — ａ ． ｕ． Ｎ Ｙ ｎ — ｉ， Ｑｉｇ ｎ ｎ
字视 频 信号 ，Ｆ Ｇ Ｐ Ａ对其 进行 抽取 和 帧合 成等 数据
格 式 转换 ，再 通 过 视 频 编码 芯 片 的数 模 转 换 送入
ＶＧ Ａ显示 器 ，可 显示 １ 、９ ６ 分 割画面 ，并 、４ 、１ 路
通过 按键轮 流切 换视 频 画面 。
存 储 地 址 与屏 幕 中 的像 素 地 址 一 一对 应 ，写满 一
２ 基 于Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的多路视频合成 系统 的
设计
图２ 出了多路视 频合 成 系统 的内部结 构 图。 给
基于FPGA技术的视频信息采集系统的设计与实现的开题报告
基于FPGA技术的视频信息采集系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，数字信号的处理已经成为当今社会的一个重要方向。
视频信息是其中不可或缺的一部分，它被广泛应用于监控、视频会议、互联网直播等领域。
而基于FPGA（Field Programmable Gate Array）技术的视频信息采集系统是一个非常有前景和实用价值的研究方向。
FPGA具有硬件可重构和并行处理等优点，能够高效处理大规模的数据，因此被广泛应用于视频采集和处理领域。
二、选题目的本项目旨在设计和实现一个基于FPGA技术的视频信息采集系统，能够高效地采集、传输和处理视频信号，并提供简单易用的界面。
具体实现目标如下：1. 设计一个视频信号采集板卡，能够快速采集高清视频信号，并通过高速接口传输到FPGA。
2. 设计一个视频信号处理模块，能够对采集到的视频信号进行色彩空间转换、图像增强等操作。
3. 利用高速存储器实现视频数据的暂存和传输，并设计一套简单易用的界面，在界面上实现视频的播放和保存等操作。
三、研究内容本项目主要涉及以下内容：1. FPGA基础知识：了解FPGA的基本原理、编程语言和开发软件。
2. 视频信号采集：设计和实现一个视频信号采集板卡，能够快速采集高清视频信号，并通过高速接口传输到FPGA。
3. 视频信号处理：设计一个视频信号处理模块，能够对采集到的视频信号进行色彩空间转换、图像增强等操作。
4. 高速存储器设计：利用高速存储器实现视频数据的暂存和传输。
5. 界面设计：设计一套简单易用的界面，在界面上实现视频的播放和保存等操作。
四、研究方法本项目采用以下研究方法：1. 文献查阅法：通过查阅相关的专业书籍、学术论文和网络资料，掌握FPGA技术的基本原理和应用。
2. 实验研究法：通过设计和实现一个视频信息采集系统，验证所学理论知识的正确性和实用性。
3. 数据分析法：通过对实验结果的数据分析，总结经验和发现问题，进一步完善和优化系统的性能。
基于FPGA的视频编码系统设计与实现
基于FPGA的视频编码系统设计与实现基于FPGA的视频编码系统设计与实现摘要：随着数字视频的快速发展，视频编码成为了计算机视觉领域的重要研究方向。
本文主要介绍了基于FPGA的视频编码系统的设计与实现过程。
首先，简要回顾了视频编码的基本原理和常用算法。
然后，详细讨论了FPGA作为硬件加速平台的优势，并介绍了FPGA平台上常用的视频编码算法。
接着，详细描述了视频编码系统的硬件架构设计，包括编码器和解码器的模块划分以及模块之间的通信和数据传输。
最后，进行了实验验证并进行了性能分析，结果表明，基于FPGA的视频编码系统在实时性和编码效率方面均具有较好的性能。
关键词：FPGA、视频编码、编码器、解码器、硬件架构1. 引言随着互联网技术的飞速发展和宽带网络的普及，视频数据的传输和处理需求日益增加。
视频编码作为一种将原始视频信号转换为压缩格式的技术，已经成为了现代多媒体应用中不可或缺的环节。
在视频编码中，编码器将原始视频转换为压缩的码流，而解码器将压缩的码流解码为可视的视频图像。
目前，H.264、H.265等压缩标准已经成为了主流视频编码标准。
2. 视频编码原理和算法视频编码的核心思想是利用视频序列中的时空冗余性进行压缩。
在时域上，视频序列中的相邻帧之间存在大量的冗余信息，可以通过运动估计和运动补偿来减少冗余。
在空域上，同一帧中相邻像素之间也存在冗余，可以通过空间预测编码来提高压缩效率。
常用的视频编码算法主要包括运动估计、变换编码和熵编码等。
3. FPGA在视频编码中的应用优势FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有高度灵活性和可编程性。
与传统的视频编码器相比，基于FPGA的视频编码系统具有以下优势：（1）硬件加速平台：FPGA可以提供并行计算和硬件加速的能力，能够显著提高视频编码的处理速度和性能；（2）可嵌入性：FPGA可以嵌入到视频采集设备、摄像头等设备中，具有较小的体积和功耗；（3）可定制性：FPGA可以根据不同的视频编码需求进行定制开发，提供更灵活的编码方案。
基于FPGA的实时视频处理系统的实现
摘
要 ：通过 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ将 Ｃ Ｓ传 感器采 集到 的 ＩＵ—Ｒ Ｂ ． ５ ＭＯ Ｔ Ｔ ６ ６格 式的数据 ，进行 解 交织 、色彩 空
间转换 ，变成 Ｒ Ｂ格 式 ，通过 Ｔ Ｓ发 送 芯 片 ，将 Ｒ Ｂ数 据 发送 ，最后 在 Ｄ Ｉ Ｉ 示 器上 显 Ｇ ＭＤ Ｇ Ｖ — 显
使本 文 系统具 有脱 机 工作 的能 力 。另外 ， 由于 视频 数 据的存 储和显示 是 同时进 行 的 ， Ｓ Ａ 是 单端 而 Ｒ Ｍ
口存储 器件 ， 不支持 数据 的 同时读 写 ， 因此需要 两块
辨 率转 换 等操 作 ， 后 以显 示分 辨率 １８ 然 ２０×１２ 、 ０４
刷新 率 ６ Ｈ ０ ｚ的显示格式 在 Ｄ Ｉ 接 口的显 示器 上 Ｖ —Ｉ
片是 Ａｔａ的一款 低 成 本芯 片 ， 内部 有 两个 锁 相 ｌｒ ｅ 其
环 ， ４ Ａ ０个 ，Ｅ资源 ５ ８ Ｍ ＫＲ Ｍ ２ Ｌ ９ ０个 ， 最大用 户 ＩＯ Ｙ 脚 １５个 ， 全满 足 本设 计 。基 于 系统 能脱 机 工 作 ８ 完 考 虑 ， 系统 中加 人 了 配置 芯 片。 配置 芯 片选 用 与 在 本款 ＦＧ Ｐ Ａ配套 的型 号 为 Ｅ Ｃ １ Ｉ 串行 主 动 配 Ｐ Ｓ Ｓ８的 置 芯片 ， Ａ 由 Ｓ下载 接 口将 程序 写 入到 配置 芯 片 中 ，
ｌ Ｉ 采集 Ｉ模 块 ｌ Ｉ 模块 ｌ
图 １ 系统 结 构 框 图
的实际处理 难度也 在逐渐 增大 。本文 给出 了一款基
于 ＦＧ Ｐ Ａ的实时 视 频 处理 的方 法 ， 用 Ａｔｒ 司 采 ｌ ａ公 ｅ 推 出的一款低 成本 、 高密 度 的 Ｃ ｃｏｅ系列 Ｆ Ｇ ｙｌ ｎ Ｐ Ａ作
基于FPGA的数字视频转换接口的设计与实现
２Ｃ ｍｐｎ ｆ ｈ ｎ Ｙｉ ｌｍｍｕ ｉ ｔ ｎＰ ｏｅｔＷ ｕ ａ ３ ０ ９ ． ｏ ａｙｏ ｏ ｇ ｅ Ｚ Ｔｅ ｎｃ ｉ ｒｊｃ， ｈｎ４ ０ ７ ） ａｏ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ａ ｉ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｉ ｉ ｌ ｉ ｅ ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｅ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｆ ｅ ｄｇ ｔ ｄ ｏ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｎ ｅ ｆ ｃ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｇ ｚ ｏ ｔ ａ ｖ
ｖｄ ｏ ｓｇ ａ ｓｆ ｏ ｔ ｅＤＶＤ ｌｙ ｒａ ｔ ｒ ｄ ｃ ｄ ｄ ｂ ｈ ｉ ｅ ｉ ｎ ｌ ｒ ｍ ｈ ｐａ ｅ ｆｅ ｅ ｏ ｅ ｙ ｔ ｅ ＡＤＶ７ ８ １ １ ＴＶ ｅ ｏ ｅ ｉｐ ａ ｎ ａ ＶＧＡ ｎ ｔ ｒ ｄ ｃ ｄ ｒｄ ｓ ｌｙ ｏ ｍｏ ｉ ． ｏ
Ｌｕ ａ ｑａ Ｆａ ｅｌ ｎ Ｌ ｅ ｏ Ｘｉｏ ｉｏ ｎＷ ｉａ ｇ ｉ ｉ Ｗ ｉ （ ． ｏ ｌｇ ｆＩ ｆｒ ｔ ｎ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｈｕ Ｚ ｏ ｇ Ｎ ｒ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ １ Ｃ ｌ ｅｏ ｏｍａ ｉ ｅ ｎ ｏ ． ｃ ｎ ｌｇ ， ａ ｈ ｎ ｏ ｍ ｌ ｉｅ ｓ ｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ９ ｔ
幡 峨 ｆ ＥＣＯＣ ＥＵ Ｍ ＴＴＨ Ｌ Ｙ ｛ ＩＴ Ａ Ｒ Ｅ Ｎ Ｏ 婀 Ｒ ＩＭ ＳＥ Ｎ Ｅ ＯＧ Ｅ 电子测量技术 Ｃ
第１ 第Ｏ ２卷１ ０ １ ３年Ｏ期 ０ 月 ８
基 于 Ｆ Ｇ 的数 字 视 频 转 换 接 口的 设 计 与 实 现 Ｐ Ａ
罗小巧 樊伟 良 李 伟
（． 中师范大学信息技术 系 武汉 １华 ４ ０ ７ ；． ３ ０ ９ ２ 湖北 中移通信 工程责任有限公 司 武汉 ４０ ７ ３ ０ ９）
基于FPGA的视频接口转换实现
一 Ｃ 一
ＩＬ Ｋ Ｃ ｋ ｌＬ Ｋ Ｃ ｋ ｌ
（） Ａ Ｉ １将 Ｓ 信号 经过连接 器和终 端匹配 电阻 网络 ，
将信 号 耦 合到 恢 复 时钟 和数 据 的 电路 上 ， 取 出 Ａ Ｉ 提 Ｓ
的 串行 数据 流 ； （ ） 串行 数 据 流进 行 字 节 边 界 对 齐处 理 ， 行 ２对 进
Ｃｌｃ ｏｋ
式 ， 据流 可 以有不 同数 据 速率 ， 传输 速率 恒定 ， 数 但 为
Ｈ 隳 Ｈ
图 ２ 系统 框 图
外部时钟
广——一
— ｚ Ｊ 锁相环 （７Ｈ） 片内 ２Ｍ 。
串／ 并转 换 ； （） ３ 将并行 数 据进 行 ８ ／ ０ Ｂ １ Ｂ解 码 ； （ ） 除 同 步字 Ｋ ８５ 将 有 效 数 据 输 出 到 ＦＦ ４删 ２ ．， ＩＯ 进行 缓存 ；
Ｄ ｔ（－ １ ａ Ｏ ７ ａ
ＤＶＡＵ Ｄ
Ｐ ＹＮＣ Ｓ
图 １ １８字 节 Ｓ包 的 Ｓ Ｉ 输 格 式 ８ ｒ Ｐ传
２Ｏ ７年 第 ６期 （ Ｏ 总第 ２ ） Ｏ期 １
维普资讯
有 线 电视 技 术
ＡＩ Ｓ ｌ
数字电视
骥
Ｆ Ｇ 日益 成 为 系 统 的关 键 部 件 ，如 何 利 用 高 密 度 ＰＡ
Ｆ Ｇ 简 化 系 统设 计 成 为工 程 师设 计 中需 要 考 虑 的 ＰＡ 问题 。为 了简化 接 口转换 的 实现 电路 ， 低数 字 电视 降 前 端设 备 的成 本 ， 文设 计 了 Ａ Ｉ Ｓ Ｉ Ｉ ｏｅ 本 Ｓ 到 Ｐ 的 Ｐ Ｃ ｒ， 通 过在 Ｆ Ｇ 中集 成 多个 Ｉ ｏｅ 可 以实现 多路信 ＰＡ ＰＣｒ就 号 的转换 ， 而达 到简化 接 口降低 成本 的要求 。 从
采用FPGA实现视频和图像处理设计
Ａｌ ｒ 公 司 Ｂｉｎ Ｊ ｅｔ ｔａ ｅ ｒ ．Ｊ ｎｚ ａ
视频和图像处理发展趋势
到 了 大 量 应 用 。Ｈ ．６ 将 可 能 取 代 广 播 ２４
另 一快 速发 展的 领域 是视 频智 能 。
以视 频和 图像处 理为核心 的ＨＤＴ 电视 应用 中的 ＭＰ Ｇ２ Ｖ Ｅ ，以及视 频监控 相机 已经具 有摇摄 、俯仰 、变 焦、全景 和 数字 影 院 等 创新 技 术 的进 展 非 常 迅 系统 的ＭＰ Ｇ ａｔ ２ Ｅ ４ Ｐ ｒ 和用于视 频会议 等 拍摄功能 ，这些功 能逐步 由系统 智能 速 ，其推 动力量在 于 图像采集 和显示 分 的 Ｈ．６ 。在应 用这些新 压缩方 案的同 实现 而不需 要人为干 预 。移 动探测技 术 ２３ 辨 率 、高级 压缩方法 以及视频 智能的跨 时 ， ２ ４ Ｎ Ｐ Ｇ ２ ０ 标 准仍然 在不 能够 更高效 的利用硬 盘存储 ，它只捕 获 Ｈ．６ ￣ Ｅ ０ ０ Ｊ 越 式发展 。 在过去 几年 中 ，分辨率 的发展最 为
表 １不 同终端设备的 分辨率
３ Ｄ医疗 成像压缩 多分量 变换 。附件 １ ６ ０
随 着分辨率 和压缩 比的提 高 ，不但
将包括 Ｊ Ｉ 议 ，远 程浏 览使 用 Ｊ Ｅ 要提 高性能 ，还需要非 常灵活 的体 系结 Ｐ Ｐ协 Ｐ Ｇ ２ ０ 压缩 的医疗 影像 。 ００
终端设备
的例子 包括缩放 、去 隔行 、滤波和 颜色 断攀 升 ，使得这 些解决 方案只有 在大批 基 础 ，产 品从 推 出以 来 已 经发 售 了多
空 间转 换等 。
量 消费类 应用 中才 具有 较好 的 经济性 。 年 。而且 ，Ｆ ＧＡ设计很 容易从一 个工 Ｐ
基于FPGA的视频叠加融合系统设计与实现
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的视频叠加融合系统设计与实现
万 鹏， 杨 大 伟
（ 哈 尔滨 工程 大 学 信 息 与通 信 工 程 学 院 ， 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｉ ｍ ａ ｇ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ
Ｗａ ｎ Ｐｅ ｎｇ， Ｙａ ｎ ｇ Ｄａ ｗｅ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｈａ ｅ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘 要 ：针 对 两 通 道 视 频 图 像 叠 加 融 合 ，设 计 并 实 现 了 一 种 实 时 性 好 、 灵 活 性 强 的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ硬 件 系
统 。该 系 统 可 以根 据 实 际 需 求 进 行 任 意 比 例 和 任 意 位 置 的 视 频 图像 叠 加 融 合 。方 案 经 仿 真 验 证 后 ， 运
用 双 线性 插值 缩放 算 法 、 Ｄ Ｄ Ｒ ２存 储 以及 叠 加 融合 等技 术在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ硬 件 平 台上 实现 。 结 果表 明 ， 该 系统
基于FPGA的全景视频图像拼接的设计与实现
电子设计工程Electronic Design Engineering第26卷Vol.26第2期No.22018年1月Jan.2018收稿日期：2017-03-02稿件编号：201703030作者简介：李勇（1982—），男，甘肃宁县人，硕士，高级技师，讲师。
研究方向：通信、网络工程。
近年来视频处理技术日新月异，以全景式、沉浸式用户体验为对象的视频技术开发已成为研究热点。
FPGA 器件以高性能、高可靠性、高运行速度、低设计周期、低成本和设计灵活等已成为视频图像处理的优先选项。
目前实时全景摄像机已充分融入网络传输、云计算和大数据等新兴技术，发展迅猛。
本次设计以FPGA 为平台，采用SIFT 算法，对系统采取优化设计，提出一种拼接全景视频图像的改进方法，旨在探索弥补在拼接中的实时性低的不足。
设计中借助ARM 平台来辅助进行算法换算及图像信号的压缩和网络传输，将图像拼接参数送达FPGA 最小系统处理最终呈现出实时全景图像。
文中重点探究FPGA 平台中的全景图像的拼接模块部分。
1视频图像拼接算法尺度不变特征转换（Scale Invariant feature transform ，SIFT ）算法是由David G.Lowe 创立的，它有以下几个基本步骤：1.1构建图像尺度空间SIFT 算法中对图像的尺度构建是通过高斯算子的差分算子DOG 算子实现的，G (x ,y ,σ)为高斯算子，D (x ,y ,σ)为差分算子。
σ是尺度因子，它的较大值表示视频图像的整体轮廓特点，它的较小值显示图像的局部细微特点。
G (x ,y ,σ)=12πσ2e-x 2+y 22δ2（1）基于FPGA 的全景视频图像拼接的设计与实现李勇，王磊，钱罕林（新疆轻工职业技术学院信息与软件分院，新疆乌鲁木齐830021）摘要：针对多端全景摄像机在视频图像拼接过程中的耗时长的问题，探索采用一种设计方法，通过从算法和系统优化设计入手，采用简化的SIFT 算法，并且将FPGA 平台与此算法计算分离，转而由ARM 来承担图像配准参数的计算，由FPGA 平台依据参数结果进行全景视频图像的拼接。
基于FPGA的视频图像处理技术
2015年暑期实践报告——基于FPGA的视频图像处理技术1 课题背景人类接收的信息中约有70%来自视觉，周围景物在人眼视网膜上的映射是人类最有效、最重要的信息交流方式。
视频具有确切、直观、具体生动、真实和高效的特点。
随着计算机软硬件技术和电子技术的飞速发展，视频图像技术也得到了迅速的发展。
视频图像在商业、工业、军用以及民用领域内得到了广泛的应用，例如，监控系统、电视会议、多媒体通信、数字娱乐、可视电话等。
在视频应用系统的各个环节中，如采集、传送、转换和显示等，不可避免的造成图像质量的下降。
例如，在摄影时由于外界环境的影响如光照过强或不足，将会使图像过亮或过暗；光学系统由于电子设备等各种原因产生的失真、大气的流动等将会使图像变得模糊；信道的传输以及系统的硬件将会引入不同种类的噪声等。
这些问题不仅影响我们的视觉效果，而且对后续的处理带来了麻烦，如视频图像的存储、传输、跟踪与识别等。
因此图像处理技术相应产生了，对图像进行相应的处理和加工来满足人们的视觉要求和后续的应用需求。
由于视频图像处理技术要求对图像进行实时的数据采集、压缩处理、可靠传输和显示，整个过程对实时性的要求提到了一个很高的水平。
再者，视频图像往往数据量很大，对其进行处理会占用很多系统资源，如果处理器处理能力差会对图像的实时性传输造成很大影响，并且也会影响图像的质量。
为此，整个系统对处理器运算能力和数据的实时性优先考虑。
当前，DSP(数字信号处理器)或者FPGA(现场可编程门阵列)常作为视频图像处理的核心处理单元。
但是由于DSP 本身的一些特性，使其不宜在此视频图像处理上得到广泛应用。
这包括DSP的指令执行采用速度相对较慢的串行通信形式，并且相对固定化的运算操作模块很难完全满足如此全面的需求。
因此在设计时选取了运行速度更快、设计更加灵活的FPGA控制芯片。
除此之外FPGA还具有开发周期相对较短，系统维护和扩展容易，对信号实时处理能力强，这些特征都可显著提高视频图像数据处理的速度，满足对系统实时性的要求。
如何进行视频编码的硬件加速(二)
如何进行视频编码的硬件加速简介：随着数字技术的迅速发展，视频成为了人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
然而，视频编码作为将视频信号转化为数字格式的过程，通常需要耗费大量的计算资源。
为了提高视频编码的效率，硬件加速技术应运而生。
本文将探讨如何进行视频编码的硬件加速，从原理到实际应用，帮助读者更好地理解这一技术及其优势。
一、硬件加速的原理硬件加速是指通过使用专用的硬件，为特定的计算任务提供更高效的处理能力，以提高计算速度和效率。
在视频编码中，硬件加速可以通过以下几种方式实现。
1. GPU加速GPU（Graphics Processing Unit）是用于处理图形和视频数据的专用硬件。
其并行处理能力强大，能够同时进行多个计算任务。
通过利用GPU的高并行性，视频编码可以得到显著提升。
GPU加速主要是通过将视频编码的部分计算任务委派给GPU来完成，以减轻CPU的负担，从而提高整体编码速度和效率。
2. FPGA加速FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑门阵列，可以根据特定应用的需求进行重新编程。
在视频编码中，FPGA可以通过定制化的硬件设计，快速完成视频编码算法的运算，从而实现高效的硬件加速。
与GPU相比，FPGA具有更高的并行性和灵活性，适用于快速变化的视频编码标准和需求。
3. ASIC加速ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是专为特定应用设计的集成电路。
在视频编码中，ASIC可以实现针对特定的视频编码算法进行高度优化的硬件设计，从而提供最高效的硬件加速。
ASIC加速的优势在于其专用性和定制化的设计，但同时也面临着高昂的成本和设计周期的挑战。
二、硬件加速的应用硬件加速在视频编码中有着广泛的应用。
下面将介绍几个实际应用场景。
1. 实时视频传输实时视频传输要求对视频进行快速编码和解码，以保证视频流畅和实时性。
基于FPGA的视频缩放设计与实现
基于FPGA的视频缩放设计与实现对于视频缩放的实现，主要有两种方法：线性插值和多项式插值。
线性插值是最简单的一种方法，它通过计算相邻像素之间的差值来得到新像素的值。
而多项式插值则是通过对相邻像素之间的像素值进行插值计算，利用多项式函数来逼近实际像素值，从而得到新像素的值。
基于FPGA的视频缩放设计和实现，需要首先设计一个合适的硬件结构和算法。
在硬件结构上，可以利用FPGA提供的片上资源实现并行计算和数据处理，以提高处理效率和性能。
在算法上，可以选择合适的插值方法和滤波器设计，以达到较好的图像质量和实时性能。
具体的实现步骤如下：1. 视频输入和输出接口设计：通过外部接口将视频信号输入到FPGA芯片，经过处理后再通过外部接口输出。
设计合适的接口格式和协议，以方便与其他设备进行连接和通信。
2. 图像缩放算法设计：选择合适的插值方法和滤波器设计，用于计算新像素的值。
可以根据实际需求选择线性插值或多项式插值方法，并结合滤波器进行平滑处理，以提高图像质量。
3. 并行计算和数据处理：利用FPGA的并行计算能力，设计合适的硬件结构和算法，将视频图像分成多个区域，并同时进行缩放计算。
通过自定义的流水线和并行计算单元，提高处理效率和性能。
4. 存储和控制模块设计：设计合适的存储单元，用于保存输入和输出的视频数据。
同时设计控制模块，实现对整个系统的控制和管理，包括输入输出控制、参数设置和状态监测等。
5. 硬件调试和性能优化：根据实际情况进行硬件调试和性能优化，通过对设计的硬件结构和算法进行调整和改进，以提高系统性能和稳定性。
基于FPGA的视频缩放设计和实现具有灵活性和高性能的特点，能够满足不同应用场景的需求。
FPGA的可重新编程性质，也方便了系统的调整和升级。
随着FPGA技术的不断发展和完善，基于FPGA的视频缩放技术将会继续得到广泛应用和推广。
基于FPGA的立体视频画面分割模块的设计与实现
ｌ 【 要】 摘 在偏光式立体投影机领域， 复合立体视频的分解主要通过计算机显卡的双屏输出功能来 》实现 ， 系统的视频接收模块和外部连接结构复杂， 视频播放依赖于特定硬件需求的计算机。为解决这一
；问题 ， 出了一种应用于偏光式 ３ 提 Ｄ投影 系统的视频画面分割模块的设计和实现方法。 视频画面分割模 ；块基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ技术， 采用 Ｓ Ｒ Ｍ作为图像帧缓存 ， ＤＡ 对立体视频 中左右画面进行 实时分割和同步传输 ， ｝能够替代计算机显卡的双屏输出功能。模块易于集成在投影 系统中， 可简化 系统的视频接收模块和外 ；部连接结构， 实现独立立体视频播放 功能。 ｌ 关键词 ： 立体视频 ； 画面分割 ；Ｐ Ａ； Ｄ Ａ ＦＧ Ｓ Ｒ Ｍ ｉ 【 ｂｔａｔ ／ ｅ ｅｄｏ ｏａｉ ｄｔｒｅ ｄｍ ｎｉｎｌ ｒ ｅｔｒｃｍ ｌ ｒｅ ｄｍ ｎｉ ａ ｖ ｅｓ Ａ ｓ ｃ】 ｎｔ ｌ ｒ ｈｆ ｉ ｆｐ ｌ ｚ ｅ－ ｉｅｓ ａ Ｐｏ ｃｏ，ｏ ｐｅ ｔ ｅ － ｉ ｓ ｎｌ ｉ ｏ ｒｅ ｈ ｏ ｊ ｘｈ ｅ ｏ ｄ
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陈鼎如 苏 萍 马建设 （ 清华大 学 深圳研 究生院 ， 深圳 ５ ８ ５ ） １０ ５ Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｌ ｌ ｍｅ ｔ ｔ ｆＦ ｓｇ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｉ ｏ ＰＧＡ－ ａ ｅ Ｄ Ｖｉ ｅ ｃ ｕ ｅ Ｓｅ ｏｎ ｂ ｓ ｄ ３ ｄ ｏ Ｐｉｔ ｒ ｇｍｅ ｔ ｔ ｎ Ｍｏ ｌ ｎ ａ ｉ ｄｕｅ ｏ
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兼具设计弹性及可编程功能：利用FPGA快速建立视频系统
媒 码开演让 厂 架的进 体可构广的 商以发泛 编
应 用 ， 其 中 包 括 数 字 录 像 机
（ ＤＶＲ） 、网络 监视 摄 影机 、 医学 影 像 、数 字广 播 ，以及 串流 视 频 机 顶
Hale Waihona Puke 通 过 运 用 Ｆ ＧＡ， 仅 能 让 产 Ｐ 不
成 本 的 单芯 片 解 决 方 案 ， 如 此 不 仅 能 提 高 处 理 作 业 的 带 宽 ， 而 且 能提 供 超 越 竞 争 对 手 的ＡＳ Ｐ 品 Ｓ产
维普资讯
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提 供 图 片
目前 ， 由于编码标准众多 。 加上影像与视频系统信号处理 的转码 过程 复杂 ， 且须消耗较多的运算资源 。 因此通过具有弹性可编程功能和数宇信号处理能力的Ｆ Ｇ 来开发 系统 。 ＰＡ 将有助于满足各种标准规范 。 提升产品开发速度 ，并拥有升级及扩充 的能力 ，从而 可以快速建立起完善的视频 系统 。
率 数 字 视频 数据 ， 或用 来 处 理 网络
片 的 转码 等复 杂 的压 缩 算法 时 ， 挑 战 更 大 。 这 类 复 杂 算 法 的 编 码 与 解码 工作 需 要 极 高 的 运算 效 能 ， 因此 ，如 何在 耗 电 、效能 ，以及 成 本 之 间 取 得 平 衡 ，就 成 为 串 流 媒 体 器 件 的 一 大挑 战 。
Ｉ Ｔ核进 行 整 合 ，就 可 开 发 出低 ＤＣ
为 此 ， 有 些 厂 商 就 推 出 了 可
盒 。 串 流媒 体 衍 生 出 一 连 串 建 置 上 的 挑 战 ， 尤 其 是 在 处 理 像
ＭＰ Ｇ一和 以ＭＰ Ｇ格 式压 缩 的 影 Ｅ ４ Ｅ
基于FPGA的图像拼接技术研究与实现
基于FPGA的图像拼接技术研究与实现徐扬;王晓曼;朱佶;刘鹏;姜浩【摘要】由于目前成熟的图像拼接技术普遍采用软件方法,获得的大视场视频会有不便于实时性的缺陷,提出了一种基于FPGA可编程技术控制多个CMOS摄像头视频数据并实时拼接的方法.该系统采用双目摄像头OV5640获取两路分辨率为320*240的图像数据,用Altera公司的Cyclone IV系列FPGA芯片作为核心芯片完成对两路CMOS视频图像的采集和处理,并通过两片DDR2芯片完成图像数据的缓存,视频图像经过拼接后由VGA显示.图像拼接部分主要通过以实验为基础的相位标校法完成两路图像的配准工作,采用加权算法进行图像融合工作,消除拼接缝,拼接后的视频分辨率为406*192,视场得到扩大,满足实时性要求,具有一定代表性.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】6页(P94-98,103)【关键词】图像采集;相位标校;加权融合;FPGA实现【作者】徐扬;王晓曼;朱佶;刘鹏;姜浩【作者单位】长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;中国华录·松下电子信息有限公司,大连116023【正文语种】中文【中图分类】TP391图像拼接技术主要目的在于将多幅有重叠区域的图像拼接成一幅完整的大视场图像，其过程主要为图像配准和图像融合两步，图像配准工作在于找出两幅图像中的重叠区域的坐标关系并将两幅图像拼成一幅图像，图像融合工作主要在于消除图像配准工作拼接图像中由于亮度、对比度等因素引起的拼接缝，最后得出一幅完整的图像。
随着技术的发展，目前视频拼接技术发展已经比较成熟，各种视频拼接的技术已经在我们的日常生活中投入使用，如车载监控、智能监管、交通等领域都涉及到大视场成像，会用到视频拼接技术。
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摘 要 ：针 对 大场 景 视 频 拼 接 技 术 在 汽 车 环 视 系统 等 领 域 的 应 用 需 求 ，并 为 了适 应 嵌 入 式 系 统 快 速 发 展 的要 求 ，提 出 了基 于Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 片 上 可 编 程 系统 （ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｎ ａ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ，Ｓ Ｏ Ｐ Ｃ ）技 术 来 实现 多 个摄 像 头视 频 数 据 的 传 输 和 拼 接 的 大视
频 信 息 的 大 视 场 图像 。通 过 实验 对 系统 进 行 测 试 ，验 证 了 系统 的 可 行 性 。
关键 词 ：嵌 入式 系统 ；现场 可编程 门阵列 ；片上可编程 系统 ；视频拼接 ；频 域相 位相关算法
中 图 法 分 类 号 ：Ｔ Ｎ９ １ １ ． ７ ３ 文 献 标 识 号 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ０ ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ — １ ６ ３ ５ — ０ ５
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｍｏ ｓ ａ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ｏ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｙ
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＦＰＧＡ ｉ ｎ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｍｏ ｓ ａ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ห้องสมุดไป่ตู้
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（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０ １ ３ 年 ５ 月
计算机 工程与设计
Ｃ０ＭＰＵＴＥ Ｒ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
Ｍａ ｖ ．２ ０１ ３
第 ３ ４ 卷
第 ５期
Ｖ０ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ５
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ在 视频拼接中 的应 用与实现
彭 勃 ，何 宾
（ 北 京化 工 大学 信 息科 学与技 术 学 院 ，北京 １ Ｏ ０ ０ ２ ９ ）
ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ，ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｘｉ ｌ ｉ ｎ ｘ Ｆ Ｐ ＧＡ Ｓ ＯＰ Ｃ
场视 频解决方案 。系统 的硬件 平台的构建 以 Ｘ ｉ ｌ ｉ ｎ ｘ软核 处理器 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｌ ａ ｚ ｅ为核 心，主要 完成 了视 频数据 的采 集、存储 、处 理 以及 传输等工作 ，图像拼接部 分采用频域相位相 关算法，对待拼接 图像进行 配准 ，并通过 融合算 法得 到具有 ３ ６ ０ 。 全 景视