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上傳時(shí)間: 2013-07-16
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2,在相同畫質(zhì)下,平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)靈活性極大,其規(guī)定了三個(gè)檔次,每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能,并支持一類特定的應(yīng)用,因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能,但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對(duì)H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析,并統(tǒng)計(jì)了整個(gè)軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法,提高了幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)時(shí),為了得到一個(gè)宏塊的預(yù)測(cè)模式,需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度,本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇算法。實(shí)踐證明,在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下,該算法相比原算法,幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上,對(duì)編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼,考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性,本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu),并對(duì)影響編碼速度,且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對(duì)這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真,并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中,進(jìn)行了在線測(cè)試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對(duì)H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇算法的改進(jìn),算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,對(duì)軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對(duì)在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試,這對(duì)H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽: FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測(cè) 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間: 2013-05-25
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高,視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H.264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),在穩(wěn)定性、功能、成本與擴(kuò)展性等方面都有著突出的優(yōu)勢(shì),具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用意義, 本課題所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ?yàn)楹诵牡那度胧綀D像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機(jī)客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實(shí)時(shí)采集圖像,采用H.264 編碼算法進(jìn)行壓縮,并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機(jī)客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問,接收編碼數(shù)據(jù),使用H.264解碼算法重建圖像并實(shí)時(shí)顯示,使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況, 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計(jì)階段,本文首先進(jìn)行了芯片選型與開發(fā)平臺(tái)選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng),采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計(jì)圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計(jì)雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng),闡述了雙軟核設(shè)計(jì)中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時(shí)完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計(jì),采用μC/OS-Ⅱ進(jìn)行多任務(wù)的管理與調(diào)度, H.264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)。文中首先分析H.264.標(biāo)準(zhǔn),規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了16×16幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法,并設(shè)計(jì)宏塊掃描方式,采用兩次判決策略進(jìn)行預(yù)測(cè)模式選擇。然后設(shè)計(jì)4×4子塊掃描方式,編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案,針對(duì)除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法,實(shí)現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式,并針對(duì)編碼算法設(shè)計(jì)相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗(yàn)證,并進(jìn)行測(cè)試,觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗(yàn)證完成后,本文進(jìn)行了PC機(jī)客戶端設(shè)計(jì),使其具有遠(yuǎn)程訪問、H.264解碼與實(shí)時(shí)顯示的功能。同時(shí)將H.264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中,并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試,構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)視頻壓縮率高,監(jiān)控圖像質(zhì)量良好,充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計(jì)成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴(kuò)展性好及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽: FPGA 264 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間: 2013-08-03
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜,圖像編碼過程占用了大量的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷,因而通過對(duì)JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部?jī)?nèi)容,對(duì)加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容,其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì),其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過程中,首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程,之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級(jí)流水線技術(shù),并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對(duì)算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對(duì)算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì),并通過了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快,而且流水線短,硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中,首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型,并驗(yàn)證了該算法的有效性,之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程,找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對(duì)算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來的二分查找法,并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明,采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60%以上。之后,分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn),又提出了一種失真更低的比特分配方案,即按照“失真/碼長(zhǎng)”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼,通過對(duì)該算法的仿真驗(yàn)證,得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
標(biāo)簽: JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時(shí)間: 2013-07-13
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JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),它相比JPEG有很多新的特性,如漸進(jìn)傳輸和感興趣區(qū)域編碼等,因而它具有廣闊的應(yīng)用前景,特別是在數(shù)碼相機(jī)、PDA等便攜式設(shè)備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優(yōu)化截?cái)帱c(diǎn)的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法,其計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于JPEG,完全采用軟件方案實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用大量的處理器時(shí)間和內(nèi)存開銷,而且速度較慢,實(shí)時(shí)處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產(chǎn)品、消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用,打開巨大的潛在市場(chǎng),研究硬件實(shí)現(xiàn)的算法實(shí)時(shí)處理方案具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 EBCOT算法是一個(gè)兩層的編碼引擎,其中的上下文編碼的運(yùn)算量約占到總運(yùn)算量的50%,是提高編碼速度的關(guān)鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運(yùn)算,沒有復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,但邏輯控制流程復(fù)雜繁瑣,對(duì)存儲(chǔ)器訪問頻繁,采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實(shí)現(xiàn)該算法,未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片,以電路邏輯的方式來實(shí)現(xiàn)該算法并進(jìn)行優(yōu)化,在研究和分析了上下文編碼算法運(yùn)算特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了列判斷和交錯(cuò)存儲(chǔ)相結(jié)合的硬件實(shí)現(xiàn)方案,并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級(jí)描述了相應(yīng)的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后,所獲得的上下文編碼模塊最大時(shí)鐘頻率為101MHz,且能在130ms內(nèi)完成對(duì)一幅512×512灰度圖像的編碼,性能比Jasper軟件中的實(shí)現(xiàn)方案提高了75%。 JPEG2000的一個(gè)重要特性是其具有漸進(jìn)傳輸?shù)哪芰Γa流組織是獲得漸進(jìn)傳輸特性的技術(shù)關(guān)鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數(shù)據(jù)包的先后順序來實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)哪康摹1疚膶?duì)JPEG2000中實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)臋C(jī)制進(jìn)行了分析,并研究了碼流組織的算法實(shí)現(xiàn)。 為了對(duì)JPEG2000算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證,本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和ARM的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其中FPGA主要完成算法中運(yùn)算量較大的小波變換、上下文編碼和算術(shù)編碼,而ARM處理器則完成碼流組織、數(shù)據(jù)打包以及和PC機(jī)的通信。本文在該平臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的算法模塊功能正確,并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究 8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究
標(biāo)簽: 8位 電流模 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間: 2013-06-21
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基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,對(duì)非穩(wěn)定、大信噪比(SNR)變化的通信信號(hào)進(jìn)行有效的特征提取和分類,實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)調(diào)制方式的分類識(shí)別.首先,采用基于多分辨分析框架的Mallat快速算法提取離散細(xì)節(jié)作為特征采,實(shí)驗(yàn)得出db3小波非常適合作為特征提取小波,用小波變換大大壓縮了通信信號(hào)特征矢量,提取的信號(hào)特征矢量64點(diǎn);然后依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,分別采用BP網(wǎng)絡(luò)作為分類器對(duì)通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別分類.從計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該方法能很好地完成通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別分類任務(wù),使識(shí)別正確率得到了明顯改善,同時(shí)降低了識(shí)別分類過程的復(fù)雜度,并且為通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別的DSP實(shí)現(xiàn)提供了快速計(jì)算的理論基礎(chǔ).其次,介紹了TMS320LF2407 DSP和FPGA的結(jié)構(gòu)原理,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了數(shù)字信號(hào)處理板和制作調(diào)試電路板.最后,用匯編和C語言編制A/D程序、串口通信程序和應(yīng)用程序,并在信號(hào)處理板上調(diào)試和運(yùn)行.
標(biāo)簽: DSPs FPGA 通信信號(hào) 調(diào)制識(shí)別
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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逆變器在自動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用;各系統(tǒng)對(duì)逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求,實(shí)現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對(duì)每個(gè)脈沖寬度進(jìn)行控制,以達(dá)到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的;多重逆變器則是把幾個(gè)矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波,從而消除諧波;PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術(shù)的特點(diǎn),非常適合于應(yīng)用在對(duì)諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場(chǎng)合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展,使得多重逆變器的控制、實(shí)現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的要求,從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā),提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機(jī)調(diào)速及電力變換領(lǐng)域中。 文中建立了一個(gè)多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調(diào)的多重逆變器的PWM控制,且能完成逆變器故障運(yùn)行下的保護(hù)與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)算法模型進(jìn)行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)上,本文提出了一個(gè)基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并給出一個(gè)主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可行,很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時(shí)間: 2013-06-28
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較詳細(xì)的增量式和絕對(duì)式編碼器資料。開發(fā)前期很有用。
標(biāo)簽: 編碼器
上傳時(shí)間: 2013-06-13
上傳用戶:dang2959809956
不錯(cuò)的畢業(yè)論文 很詳細(xì)的介紹了光伏逆變器設(shè)計(jì)方法
標(biāo)簽: 3KW 光伏并網(wǎng) 逆變器 軟件
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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