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数字图像处理技术 DSP与FPGA高清视频信号处理

作者:九视视频网 来源:www.xiangb.com 发表时间: 2012-4-18

九视电子高清两路DVI / VGA / HDMI 采集卡耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成,极大的减少了CPU的负担,同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力,从而让CPU专注与用户指定的工作

  数字图像处理技术把来自照相机、摄像机或者传真扫描装置、医用CT机、x光机等的图像,经过数学变换后得到数字图像信息,再由计算机进行编码、滤波、增强、复原、压缩、存储等处理,最后产生可视图像,这种技术称为图像处理(Image Processing)。图像处理技术在通信科学、生产与管理、多媒体技术、高清晰度电视、医用图像处理、商品电子化、目标跟踪等领域得到了广泛的应用。

  图像处理 DSP图像采集处理

  一般图像处理都是采用通用的或专用的DSP芯片,随着高清的不断的需求,DSP处理的高清VGA采集卡也出现了。DSP处理,顾名思义,他处理图像的方式是通过视频采集卡自带的硬件元件完成的。DSP是基于可编程超大规模集成电路和计算机技术发展起来的一门重要技术,DSP芯片的快速数据采集与处理功能以及片上集成的各种功能模块为DSP应用于各种场合提供了极大的方便,在采集图像的过程中,最主要的工作是判别一帧图像数据的开始和结束的时刻。视频采集芯片实现行、场数据延时,并分奇、偶场数据分离存放,DSP选择读取采集到的奇、偶场数据统一或分别进行处理,从而得到多分辨率图像数据。DSP发开始采集指令,A./D开始采集,将A/D输出的控制、状态信号接入CPLD,由CPLD控制将转换后的数字信号存储到高速大容量SRAM(ODD和EVEN)中,直到一帧图像数据存储完毕后。另外DSP压缩卡还有另外一大优势,对主板性能要求低,对PCI总线带宽要求低些(视频采集卡采集到的数据是通过主板的PCI等传到计算机上的,如果数据量大的话主板就有可能处理不过来,传输到计算机的图像数据就会有所丢失,导致显示出来的图像出现拉丝的现实。而硬压卡传过来的数据是被DSP处理过的,相对的数据量比较少,对主板性能的要求也就比较小。这个就是我们常遇到的主板跟软压卡兼容性的问题)。

  FPGA视频信号处理 FPGA高清视频采集

  随着数字多媒体技术的不断发展,数字图像处理技术被广泛应用于可视电话、电视会议、监控系统等各种民用、商用及工业生产领域中。但在这些数字图像处理系统中,一个突出的问题就数据量庞大,特别是在图像帧率及分辨率要求比较高的场合下,仅用专用的视频压缩芯片(Video ASIC)、专用的视频信号处理器(Video DSP)或通用的高性能数字信号处理芯片(DSP),均无法获得令满意的效果。

  近年来,高清视席卷视频市场,传统的模拟摄像机也在寻找新的出路提升图像质量,采用非压缩方案的高清模拟摄像机成为首选。一般来说,非压缩方案的硬件平台有DSP或ASIC或FPGA。它们各有优缺点,FPGA是现场可编程门阵列,兼顾了实时性与灵活性,而且还可以内嵌CPU,因此适合用来做高清视频图像处理。20世纪90年代以后,可编程逻辑器件的广泛应用于视频图像采集,视频采集系统是视频采集功能的FPGA(现场可编程门阵列)前端系统,是视频图像处理、应用的前项通道。编程视频输入处理芯片作为视频的输入处理部分,用来实现模拟输入视频信号的数字化。系统上电时,FPGA首先从外部配置芯片中读取配置数据,进入工作模式状态。可编程视频输入处理芯片初始化结束后,FPGA等待采集图像的命令,FPGA收到采集命令后,视频信号将进入视频解码器,可编程视频输入处理芯片进行A/D转换,以将模拟信息变成标准的数字图像信息。转换成数字图像数据,然后通过FPGA内部的BURST传输写到SDRAM,在SDRAM内部开辟数据空间作为图像数据缓存用于数据采集和显示,数据可以不间断地采集和显示,通过SDRAM缓存乒乓操作。FPGA输出的视频数据经过编码器编码后形成串行码流,然后经过同轴电缆线传输到具有相应接口的显示器显示。FPGA的灵活性极大程度的保护了用户的资产价值,九视高清两路DVI / VGA / HDMI 采集卡耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成,极大的减少了CPU的负担,同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力,从而让CPU专注与用户指定的工作,通过Firmware/Driver升级的方式不断给用户提供更多的功能和更好的服务。




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