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航天小型攝像機(jī)的PILZ視頻編碼器設(shè)計(jì) 
隨著技術(shù)的突飛猛進(jìn),在各行各業(yè)中如實(shí)時(shí)視頻通信和視頻流媒體方面,在航天探索宇宙的zui前沿,視頻壓縮正發(fā)揮著不可替代的作用。并隨著可編程邏輯器件的快速發(fā)展,視頻壓縮系統(tǒng)現(xiàn)在正朝著高速、高壓縮率、高可靠性以及小型化的方向不斷推進(jìn)。

航天小型攝像機(jī)的PILZ視頻編碼器設(shè)計(jì) 
由此以小型化為設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)視頻壓縮正是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)?；谛⌒突暮教煸O(shè)計(jì)理念,完成了對(duì)攝像機(jī)的視頻編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)方案,并使用外部存儲(chǔ)器SDRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存。系統(tǒng)具體采用了簡(jiǎn)單高效的算法,利用流水線(xiàn)處理過(guò)程完成,并在實(shí)現(xiàn)中加入了可靠性設(shè)計(jì),保障其在航天環(huán)境中正常工作。主要研究工作有:首先,圍繞PILZ視頻編碼器的研究,簡(jiǎn)單介紹了視頻壓縮的研究背景,標(biāo)準(zhǔn)在專(zhuān)家研究發(fā)布下不斷推進(jìn)的歷程,并總結(jié)了標(biāo)準(zhǔn)特別是應(yīng)用zui廣的MPEG-4和H.264的特點(diǎn),以及結(jié)合航天編碼器基于FPGA設(shè)計(jì),闡述FPGA在該領(lǐng)域中投入應(yīng)用的歷程。接著,介紹了視頻壓縮編碼實(shí)現(xiàn)的基本原理,采用通用的混合方式,包括對(duì)時(shí)域,空間域及碼字的壓縮,并闡述了視頻編解碼器的基本框架和實(shí)現(xiàn)流程,這些標(biāo)準(zhǔn)采用的技術(shù)框架基本*,具體闡述了MPEG-4和H.264不同的技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方式,涉及的模式。其次,研究對(duì)比了當(dāng)前流行的實(shí)現(xiàn)架構(gòu),闡述了各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。并且針對(duì)航天應(yīng)用以及小型化設(shè)計(jì)的目標(biāo),編碼系統(tǒng)確定采用FPGA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在編碼器關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)的理論基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了基于FPGA架構(gòu)的編碼器實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流程和具體實(shí)現(xiàn)模塊,其中CMOS傳感器控制模塊,自動(dòng)曝光功能,編碼單元對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理并實(shí)現(xiàn)圖像壓縮,輸出壓縮碼流。對(duì)比常見(jiàn)的搜索方式,重點(diǎn)闡述了圖像壓縮部分采用的具有針對(duì)性的運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索方法,并且匹配準(zhǔn)則采用SAD。系統(tǒng)通過(guò)合理利用硬件資源,闡述實(shí)現(xiàn)采用的模塊化設(shè)計(jì)思想和靈活并行流水線(xiàn)技術(shù),提高視頻編碼系統(tǒng)的處理速度。

航天小型攝像機(jī)的PILZ視頻編碼器設(shè)計(jì) 
zui后,本系統(tǒng)的FPGA程序首先通過(guò)軟件對(duì)各個(gè)模塊和系統(tǒng)總體進(jìn)行功能仿真,仿真正確后在硬件平臺(tái)上驗(yàn)證,提出的系統(tǒng)滿(mǎn)足小型化需求,并證明其具有較好的性能和處理速度。