SVAC监控视频编码器帧间预测模块的硬件设计

发布时间：2017-08-29 07:01

  本文关键词：SVAC监控视频编码器帧间预测模块的硬件设计

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【摘要】：《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》(SVAC协议)是我国自主研究编制的监控视音频编解码协议规范。采用SVAC标准进行视频编解码,可以有针对性地对安防监控类的视频进行压缩与传输处理,跨越专利壁垒,节约大量成本。本文针对SVAC协议中帧间预测编码的硬件实现方法进行了研究与探讨。本文在深入分析了SVAC协议规定的视频编解码原理与关键技术的基础上,着重研究了帧划分、整像素运动估计匹配、分像素插值、B帧双向处理、感兴趣区域标记等模块硬件实现算法,结合监控视频的特点与系统需求对帧间预测模块硬件进行了规划与设计。提出了一种以运动矢量预测块所在行为搜索起点的改进的分层整像素搜索方法,采用并行流水线方式对8x8待编码子块在24x24的搜索窗中进行运动估计匹配,根据MV距离预测原点的位置设置不同优先级,判决最优SAD值对应的运动矢量位置和相应SAD值；充分利用分像素前后推导关系,提出了一种符合SVAC协议要求的高度并行分像素运动估计结构,经过三次插值处理与两次比较,得出8个1/2分像素点和16个1/4分像素点对应的编码代价最优点,提高了编码效率。本文讨论分析了SVAC协议中B帧双向预测模式的划定方法,给出了双向帧间预测比较计算模块的硬件架构。并结合监控视频内容特点,通过判定MV和SAD与阈值之间的关系,对感兴趣区域编码标记模块进行了设计。本文使用Verilog语言进行各模块硬件描述,在Quartus Ⅱ 13.0环境下进行编译综合,在Altera Cyclone Ⅲ EP3C120F780C8型号FPGA上进行了适配。使用Modelsim进行功能仿真验证,给出了性能分析。仿真结果表明,设计符合预期目标,满足高清监控视频编码要求。
【关键词】：SVAC 帧间预测 感兴趣区域标记 硬件设计
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 课题背景及意义11
• 1.2 监控视频编码现状与发展趋势11-12
• 1.3 论文的主要内容与结构安排12-14
• 第二章 SVAC帧间预测编码原理14-27
• 2.1 SVAC视频编码原理14-17
• 2.1.1 SVAC视频编码基本原理14-16
• 2.1.2 SVAC视频编码主要特点16
• 2.1.3 SVAC视频编码需求分析16-17
• 2.2 SVAC帧间预测算法分析17-25
• 2.2.1 SVAC帧间预测帧块划分与模式选择17-20
• 2.2.2 运动估计块匹配准则选择20-21
• 2.2.3 运动估计搜索算法分析21-23
• 2.2.4 分像素插值处理23-25
• 2.3 监控视频感兴趣区域编码25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 SVAC帧间预测模块硬件设计27-53
• 3.1 帧间预测模块整体设计27-29
• 3.2 运动矢量空间预测模块设计29-31
• 3.3 整像素运动估计模块设计31-37
• 3.3.1 整像素运动估计模块整体架构设计31-32
• 3.3.2 改进的分层全搜索算法实现32-34
• 3.3.3 处理单元阵列设计34
• 3.3.4 SAD比较模块设计34-36
• 3.3.5 控制器设计36-37
• 3.4 分像素运动估计模块设计37-46
• 3.4.1 分像素运动估计模块整体架构设计37-38
• 3.4.2 插值滤波模块设计38-42
• 3.4.3 存储矩阵设计42-43
• 3.4.4 PU阵列及最优输出模块设计43-45
• 3.4.5 控制器设计45-46
• 3.5 模式判决与运动补偿模块设计46-48
• 3.6 B帧双向处理48-51
• 3.7 感兴趣区域判定模块设计51-52
• 3.8 本章小结52-53
• 第四章 SVAC帧间预测模块功能仿真与验证53-63
• 4.1 仿真与验证方式简介53-54
• 4.2 SVAC帧间预测各模块功能仿真54-60
• 4.2.1 运动矢量空间预测模块仿真54-55
• 4.2.2 整像素运动估计模块仿真55-56
• 4.2.3 分像素运动估计模块仿真56-58
• 4.2.4 模式判决与运动补偿模块仿真58-60
• 4.2.5 双向SAD比较计算模块仿真60
• 4.3 帧间预测模块整体功能验证及性能分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间申请的专利70-71
• 学位论文评阅及答辩情况表71

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本文编号：751916