基于FPGA的视频采集系统设计与实现
发布时间：2021-01-13 04:11
随着社会的发展和科技领域的创新,给各行各业带来了突飞猛进的发展,安防行业也随之体现出越来越重要的影响和作用,特别是城市平安、科技强军、校园安防等政府市政建设的推广以及应用,以高清视频监控为主的安防产品体现出规模化、超常态化的发展势头。过去视频监控领域主要是模拟和模数混合的监控设备,如今传统的监控设备已经被逐渐的替代,取而代之的是全数字化、智能化的高清数字监控设备。传统的分辨率主要是CIF、D1格式,这些传统的图像分辨率格式也逐步的被全数字化的高清分辨率标准所替代。百万高清的视频正快速的占领各个领域并被人们所接受。视频监控已经成为各个领域安防系统非常重要的组成部分。论文基于FPGA的高清视频采集与显示系统,针对近年来高清数字视频技术不断进步并已在学校、国家安全、环保行业、煤矿业、部队、武警、钢铁行业、林业、交通、商业、医疗等领域等到广泛应用,因此市场急需相对成本较低、体积小、性能可靠的高清视频采集与显示系统的需要,利用所学FPGA技术自行研发设计了一款实用的高清视频采集与显示系统。系统针对国内外的研究方向和市场需要,主要研究了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）为核心,采用高清摄像头（分...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图像处理硬件外观
高清的视频摄像机作为信息的采集单元，只有这样从后端的图像显示单元所显示的图像才有可能是高度清晰的、细节充分的高清画面。与此同时，后端的图像显示单元也必须是高清图像显示单元，如高清解码设备、高清拼接屏等。系统主要由带有 Camera Link 接口的摄像头和 DS90CF386 差分信号转单端信号的芯片和 XILINX 公司生产的 A7 系列芯 XC7A200T 以及外部存储器 DDR3和 TFP410 视频编码芯片以及显示器组成。带有 Camera Link 接口的摄像头主要完成前端图像信息的采集送到 DS90CF386 芯片解码成标准的时序送到 FPGA 进行处理，DDR3 存储器主要承担前后帧频不匹配而进行缓存和视频插帧的作用（刘桂华,2014）。系统主要分为前端高清视频采集模块、Camera Link 接口差分信号转单端信号模块、中央数据处理模块、存储缓冲模块、DVI 时序产生模块以及后端高清显示模块。高清摄像头采集的图像分辨率为 1920x1080 帧频为 25fPS，前端将采集到的图像信息转换为数字差分信号数据流送给 DS90CF386 解码芯片，解码芯片送出时钟、行同步信号 HS、场同步信号 VS、数据有效信号 DS 和数据等信号。高清显示器接收到同步的信号和显示数据后进行显示。流程图如图 3-1 所示。
图 3-2 芯片内部工作流程软件开发语言的选取ilog HDL 是硬件描述语言中的一种，主要用于数字电子系统的的支持下设计者可以进行各种级别的逻辑电路设计，进行数字系仿真验证、逻辑综合。目前 Verilog HDL 硬件描述语言是应用最描述语言。具体的设计流程如图 3-3 所示。统硬件模块的选取频采集模块的选取今，图像传感器在数字电视和可视通信市场中被广泛的使用，它信号转换为数字电信号的装置。美国贝尔实验室在上世纪 60 年
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于CameraLink的数字图像处理系统[J]. 高媛,商远波. 制导与引信. 2017(01)
[2]智能视频监控技术综述[J]. 黄凯奇,陈晓棠,康运锋,谭铁牛. 计算机学报. 2015(06)
[3]基于FPGA的实时CMOS视频图像预处理系统[J]. 徐渊,周清海,张智,朱明程. 深圳大学学报(理工版). 2013(04)
[4]FPGA设计中跨时钟域同步方法的研究[J]. 唐辉艳,李绍胜. 铁路计算机应用. 2011(05)
[5]基于FPGA图像滤波算法硬件化设计[J]. 方翰华,陈新华,沈国新,焦汉明. 电子测量技术. 2009(12)
[6]高清视频监控技术的现状及发展趋势[J]. 余和初,聂蓉. 中国公共安全(综合版). 2009(12)
[7]基于FPGA的VGA图象信号发生器设计[J]. 蒋艳红. 电子测量技术. 2008(03)
[8]用FPGA实现嵌入式视频图像信号实时采集[J]. 刘超,钱光弟. 实验科学与技术. 2005(02)
[9]YUV与RGB之间的转换[J]. 邵丹,韩家伟. 长春大学学报. 2004(04)
博士论文
[1]基于FPGA的高速图像处理算法研究及系统实现[D]. 王建庄.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]广东广播电视台新闻中心高清视频扩展及兼容系统的设计与实现[D]. 陈柏良.华南理工大学 2015
[2]基于FPGA的视频采集系统设计[D]. 李建华.长安大学 2014
[3]数字电路板测试系统硬件设计[D]. 周博.南京航空航天大学 2012
[4]基于FPGA的图像预处理及显示系统的设计[D]. 李娟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]基于FPGA的多路视频采集及显示系统的设计[D]. 付强.西安工业大学 2011
[6]低码率下H.264码率控制跳帧/插帧算法研究[D]. 王瑾.南京邮电大学 2011
[7]基于FPGA的视频图像四画面分割器的设计[D]. 薛晓军.昆明理工大学 2010
[8]基于FPGA的视频信号数字化采集与显示系统[D]. 蔡军辉.南京航空航天大学 2010
[9]基于FPGA的数字图像处理的研究[D]. 李冬.安徽理工大学 2009
[10]高性能DDR3存储控制器的研究与实现[D]. 万轶.国防科学技术大学 2008
本文编号：2974190
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图像处理硬件外观
高清的视频摄像机作为信息的采集单元，只有这样从后端的图像显示单元所显示的图像才有可能是高度清晰的、细节充分的高清画面。与此同时，后端的图像显示单元也必须是高清图像显示单元，如高清解码设备、高清拼接屏等。系统主要由带有 Camera Link 接口的摄像头和 DS90CF386 差分信号转单端信号的芯片和 XILINX 公司生产的 A7 系列芯 XC7A200T 以及外部存储器 DDR3和 TFP410 视频编码芯片以及显示器组成。带有 Camera Link 接口的摄像头主要完成前端图像信息的采集送到 DS90CF386 芯片解码成标准的时序送到 FPGA 进行处理，DDR3 存储器主要承担前后帧频不匹配而进行缓存和视频插帧的作用（刘桂华,2014）。系统主要分为前端高清视频采集模块、Camera Link 接口差分信号转单端信号模块、中央数据处理模块、存储缓冲模块、DVI 时序产生模块以及后端高清显示模块。高清摄像头采集的图像分辨率为 1920x1080 帧频为 25fPS，前端将采集到的图像信息转换为数字差分信号数据流送给 DS90CF386 解码芯片，解码芯片送出时钟、行同步信号 HS、场同步信号 VS、数据有效信号 DS 和数据等信号。高清显示器接收到同步的信号和显示数据后进行显示。流程图如图 3-1 所示。
图 3-2 芯片内部工作流程软件开发语言的选取ilog HDL 是硬件描述语言中的一种，主要用于数字电子系统的的支持下设计者可以进行各种级别的逻辑电路设计，进行数字系仿真验证、逻辑综合。目前 Verilog HDL 硬件描述语言是应用最描述语言。具体的设计流程如图 3-3 所示。统硬件模块的选取频采集模块的选取今，图像传感器在数字电视和可视通信市场中被广泛的使用，它信号转换为数字电信号的装置。美国贝尔实验室在上世纪 60 年
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于CameraLink的数字图像处理系统[J]. 高媛,商远波. 制导与引信. 2017(01)
[2]智能视频监控技术综述[J]. 黄凯奇,陈晓棠,康运锋,谭铁牛. 计算机学报. 2015(06)
[3]基于FPGA的实时CMOS视频图像预处理系统[J]. 徐渊,周清海,张智,朱明程. 深圳大学学报(理工版). 2013(04)
[4]FPGA设计中跨时钟域同步方法的研究[J]. 唐辉艳,李绍胜. 铁路计算机应用. 2011(05)
[5]基于FPGA图像滤波算法硬件化设计[J]. 方翰华,陈新华,沈国新,焦汉明. 电子测量技术. 2009(12)
[6]高清视频监控技术的现状及发展趋势[J]. 余和初,聂蓉. 中国公共安全(综合版). 2009(12)
[7]基于FPGA的VGA图象信号发生器设计[J]. 蒋艳红. 电子测量技术. 2008(03)
[8]用FPGA实现嵌入式视频图像信号实时采集[J]. 刘超,钱光弟. 实验科学与技术. 2005(02)
[9]YUV与RGB之间的转换[J]. 邵丹,韩家伟. 长春大学学报. 2004(04)
博士论文
[1]基于FPGA的高速图像处理算法研究及系统实现[D]. 王建庄.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]广东广播电视台新闻中心高清视频扩展及兼容系统的设计与实现[D]. 陈柏良.华南理工大学 2015
[2]基于FPGA的视频采集系统设计[D]. 李建华.长安大学 2014
[3]数字电路板测试系统硬件设计[D]. 周博.南京航空航天大学 2012
[4]基于FPGA的图像预处理及显示系统的设计[D]. 李娟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]基于FPGA的多路视频采集及显示系统的设计[D]. 付强.西安工业大学 2011
[6]低码率下H.264码率控制跳帧/插帧算法研究[D]. 王瑾.南京邮电大学 2011
[7]基于FPGA的视频图像四画面分割器的设计[D]. 薛晓军.昆明理工大学 2010
[8]基于FPGA的视频信号数字化采集与显示系统[D]. 蔡军辉.南京航空航天大学 2010
[9]基于FPGA的数字图像处理的研究[D]. 李冬.安徽理工大学 2009
[10]高性能DDR3存储控制器的研究与实现[D]. 万轶.国防科学技术大学 2008
本文编号：2974190
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